Repositório RCAAP

Uma das aplicações da análise modal experimental é a avaliação da integridade estrutural. O ensaio dinâmico fornece os valores de freqüência natural, cujas variações podem ser utilizadas para identificar a presença e a magnitude do dano e determinar a rigidez equivalente de peças já fissuradas. Atualmente, as pesquisas sobre o efeito dinâmico nas estruturas civis estão se tornando mais freqüentes. Dentre os vários aspectos de interesse relacionados ao comportamento dinâmico das estruturas de concreto armado, cita-se como relevante a questão da danificação progressiva de seus elementos. Com a evolução da fissuração, existe uma diminuição da freqüência natural e um aumento do amortecimento. Essa variação dos parâmetros permite obter os valores de rigidez equivalente para os diversos estágios de fissuração da peça, o que pode indicar a proximidade da ruptura. Neste trabalho foi avaliada a integridade de elementos estruturais de concreto, discutindo os resultados da análise modal experimental em função do nível de danificação. Foram realizados ensaios em elementos de concreto simples para avaliação do módulo de elasticidade, tanto pelo método estático como pelo método dinâmico, observando a sua variação em função da microfissuração, resistência à compressão e idade do concreto. Os ensaios experimentais foram realizados em corpos-de-prova cilíndricos e prismáticos, sendo os resultados dos ensaios de vibração livre comparados aos resultados obtidos com os ensaios estáticos usuais. Também foram realizados ensaios estáticos e dinâmicos em vigas de concreto armado, de tamanho reduzido, para análise do comportamento de parâmetros dinâmicos ao longo de um processo de danificação. Demonstra-se a viabilidade dos ensaios não-destrutivos dinâmicos para a determinação das propriedades do material e dos elementos de concreto armado, além das vantagens econômicas, facilidade de execução e confiabilidade

A avaliação da capacidade de carga das estruturas de alvenaria submetidas a ações horizontais depende da confiabilidade dos modelos de dimensionamento utilizados. De fato, a alvenaria é um material heterogêneo com característica ortotrópicas. Além disso, por possuir juntas de argamassa que acarretam planos de fraqueza, geralmente a modelagem computacional desse tipo de estrutura apresenta grandes dificuldades. Um modelo robusto para alvenaria só pode ser desenvolvido por meio de uma descrição suficientemente precisa do comportamento mecânico individual de cada um dos seus componentes (unidades de alvenaria e a argamassa) e sobretudo nas juntas de argamassa, as quais são responsáveis pela maior parte dos fenômenos não-lineares que ocorrem na estrutura. Entretanto, diante da escassez de resultados experimentais, descrever esses comportamentos com a precisão e o rigor necessários é uma tarefa bastante difícil. Diante desta motivação, este trabalho se propôs a identificar e quantificar a influência da ligação unidade-argamassa, denominada junta, no comportamento estrutural de painéis de contraventamento de alvenaria estrutural executados com blocos de concreto. Assim, foram obtidos dados experimentais do comportamento da ligação unidade-argamassa e das partes componentes que posteriormente foram utilizados em modelagens computacionais realizadas para prever o comportamento estrutural de painéis de contraventamento submetidos a esforços horizontais no plano. Posteriormente, a partir dos resultados obtidos dos ensaios de painéis submetido a força horizontal e vertical e das modelagens numéricas propostas foi possível comparar os resultados experimentais e numéricos com os resultados obtidos pelo procedimento de dimensionamento da norma brasileira NBR 15812-1 (ABNT, 2010). Assim pode-se concluir que os valores da força horizontal máxima determinados a partir das recomendações da NBR 15812-1 (ABNT, 2010) apresentaram valores mais conservadores que os resultados experimentais e numéricos, como seria esperado.

Neste trabalho, ligações entre vigas pré-moldadas de concreto e pilares mistos preenchidos foram propostas com a finalidade de transferir momento de flexão e força cortante das vigas para os pilares mobilizando os núcleos de concreto. Foi realizado um estudo numérico-experimental das ligações onde foi avaliada a viabilidade e a eficiência destas na transferência dos esforços. Em uma primeira fase, modelos compostos por pilar misto e consolo metálico (modelos 1 e 2) foram confeccionados, testados experimentalmente e modelados numericamente (método dos elementos finitos) para avaliar a eficiência do consolo na transferência da força cortante. Observou-se que a transferência da força cortante do consolo para o tubo metálico foi eficaz. O consolo se comportou de maneira previsível e suportou cargas elevadas. O uso de conectores de cisalhamento internos aos pilares aumentou a capacidade de carga e o desempenho dos mesmos. Na etapa seguinte da pesquisa foram confeccionados dois modelos, compostos por: pilar, viga pré-moldada, laje e consolo formando pórticos. Em um destes modelos (modelo 4) uma caixa metálica foi incorporada à viga pré-moldada e parafusado ao consolo metálico com a finalidade de transferir os momentos positivos, enquanto que outro modelo foi confeccionado e estudado sem este elemento (modelo 3). Nestes modelos foi avaliada a capacidade de transferência do momento de flexão (positivo e negativo) e forças cortantes com a ligação submetida a ciclos de carga. No modelo 3, a ligação transferiu de forma eficiente o momento negativo, porém o desempenho para o momento positivo não foi satisfatório, com baixa resistência e rigidez ao longo dos ciclos de carga. No modelo 4 foi observado considerável aumento da resistência e rigidez se comparado com o modelo anterior. Entretanto, a caixa metálica incorporada à viga pré-moldada não foi capaz de fazer com que a ligação resistisse aos momentos positivos como a mesma eficiência que resistiu aos negativos e houve degradação de suas características estruturais ao longo dos ciclos de carga.

Esta pesquisa teve como principal objetivo analisar o comportamento de lajes alveolares protendidas de uso corrente no Brasil (pequenas espessuras e alta protensão) quanto ao cisalhamento em região fissurada por ação do momento fletor, para diferentes situações: sem e com capa e com preenchimento parcial de alvéolos. Foi desenvolvido um estudo teórico com o emprego de equacionamentos analíticos disponíveis na literatura técnica, envolvendo as recomendações da norma brasileira NBR 6118:2003 (Projeto de Estruturas de Concreto), do ACI-318:2008 (Building code requirements for structural concrete) e da EN 1992-1-1 (2004) (Eurocode 2- Projeto de estruturas de betão Parte 1-1: Regras gerais e regras para edifícios). Foram feitas comparações com resultados experimentais obtidos a partir de inúmeros ensaios de lajes alveolares protendidas. As unidades ensaiadas nesta pesquisa foram disponibilizadas por quatro empresas brasileiras de intensa atividade no mercado, sendo analisadas as capacidades resistentes de diferentes tipos. Assim, foram realizados 96 ensaios, 31 para a determinação da capacidade resistente à flexão e 65, ao cisalhamento, sendo selecionados modelos de lajes com grande emprego no mercado brasileiro. A partir desses ensaios, foi possível entender melhor o comportamento das lajes alveolares protendidas produzidas no Brasil. Com as diversas análises, considerando os ensaios experimentais e um vasto estudo teórico quanto ao dimensionamento dessas lajes, verificou-se a adequabilidade de equações de diferentes normas. Assim, foi possível identificar o equacionamento que melhor representa o comportamento das peças produzidas no Brasil, considerando inclusive peculiaridades de comportamento, que apresentam diferenças constratantes com relação a unidades produzidas em outros países. A partir desses estudos, produziu-se um amplo memorial de cálculo, considerando as diversas tipologias de lajes estudadas, com o objetivo de contribuir de modo didático com os engenheiros de estrururas. Logo, com esta pesquisa, foi possível não somente melhorar o entendimento do comportamento de tais lajes alveolares, como também fornecer subsídios para a avaliação desses elementos, considerando as características específicas das lajes produzidas no Brasil e, assim, contribuir para a padronização do dimensionamento junto à norma brasileira NBR 14861 (Laje pré-fabricada - Painel alveolar de concreto protendido).

No presente trabalho foi analisado o comportamento de ligações viga-pilar em estruturas mistas de aço e concreto com o auxílio de simulação numérica e experimentação. A simulação numérica foi realizada no programa DIANA, baseado no método dos Elementos Finitos. Os modelos de ligações analisados são compostos por ligações com parafusos passantes entre pilares metálicos preenchidos com concreto e vigas metálicas. A laje utilizada foi do tipo com fôrma de aço incorporada, com a utilização de conectores de cisalhamento para resistir aos esforços em conjunto com a viga. Para simular a situação de pilar intermediário, foram utilizados modelos com formato cruciforme, os quais foram submetidos à força cíclica reversível com a finalidade de submeter à estrutura a esforços semelhantes aos provocados por vento e sismo. Além do efeito da força cíclica, este trabalho avaliou também a influência na rigidez da ligação causada pela taxa de armadura da laje e pelo detalhe de ancoragem da armadura de continuidade ao pilar misto. Para isso foram ensaiados quatro modelos. Dentro da metodologia proposta, obteve-se numérica e experimentalmente, dados que permitiram a construção de curvas momento versus rotação e força versus deslocamento para a quantificação da rigidez e determinação da ductilidade da ligação. Como resultado das análises concluiu-se que a laje contribui mais na rigidez da ligação quando ela está submetida a momento fletor positivo e com relação ao método de ancoragem não houve diferença significativa nas rigidezes.

As pontes tradicionais de madeira no Brasil, nem sempre atingem as condições plenamente satisfatórias em estradas vicinais, exigem manutenção contínua e a maioria não está adequada ao tráfego pesado usual. As pontes mistas de madeira e concreto destacam-se como alternativa econômica apresenta grande resistência e rigidez além de exigir baixa manutenção. Neste trabalho os estudos dos tabuleiros mistos de madeira e concreto para pontes desenvolveram-se em três fases: estudo da ancoragem de barras de aço coladas em peças estruturais de madeira; estudo dos conectores de cisalhamento formados por barras de aço coladas na madeira em corpos-de-prova mistos de madeira e concreto e, estudos; construções e análises de protótipos de tabuleiros mistos de madeira e concreto. Nos estudos de ancoragens, as barras de aço com superfície deformada, do tipo CA-50 com tensão de escoamento 'F IND.Y,K' = 500 MPa, foram coladas em furos com diâmetros maiores, inclinadas de '0, 45 e 90 GRAUS' em relação às fibras das madeiras. Utilizaram-se quatro tipos de resina epóxi e uma poliuretana, considerando as principais variáveis que influenciam na resistência de ancoragem. Os corpos-de-prova foram construídos com amostragens de madeiras de: Eucalyptus citriodora (ρ 12% = 1000 kg/'M POT.3') e Pinus oocarpa shiede (ρ 12% = 550 kg/'M POT.3'). Os testes de ancoragem apresentam as estimativas das resistências médias obtidas por meio de análise de regressão múltipla e as resistências características, obtidas pelo limite inferior do intervalo de confiança a 90%. Nos estudos dos conectores de cisalhamento utilizaram-se corpos-de-prova mistos, do tipo push out, executados com madeira roliça natural de Eucalyptus citriodora tratada com CCA e concreto armado de média resistência. Os conectores de cisalhamento, em três variações, foram executados com barras de aço do tipo CA-50 ancoradas na madeira, com a resina epóxi SIKADUR 32 fluido e inclinados de '45 GRAUS' em relação às fibras, os resultados apresentam, as resistências últimas médias, as resistências características; os valores médios e os valores característicos dos módulos de deslizamento da conexão. Nos estudos, projetos e execuções de dois tabuleiros mistos, de madeira e concreto, utilizaram-se toras de Eucalyptus citriodora tratadas com CCA, concreto armado de média resistência e conectores de barras de aço coladas com resina epóxi no formato X. Análises estáticas foram realizadas submetendo os tabuleiros às provas de carga, utilizando caminhões. Os deslocamentos na linha central transversal foram medidos e comparados com os valores teóricos calculados usando um modelo de cálculo que considera o tabuleiro misto como uma placa ortotrópica equivalente. Os conectores apresentaram alta resistência; alta rigidez e modo de ruptura uniforme. Os tabuleiros mistos de madeira e concreto apresentaram muito bom desempenho, confirmaram-se as hipóteses fundamentais e o modelo de cálculo proposto.

O objetivo principal deste trabalho é apresentar um modelo de análise probabilística do comportamento ao longo do tempo de estruturas de concreto. Para isso, é realizada a análise probabilística em conjunto com análise numérica. A análise numérica é realizada através de um programa computacional, baseado no método dos elementos finitos, que considera o comportamento não-linear e dependente do tempo dos materiais, assim como o processo evolutivo da construção. Para determinar o efeito das incertezas dos parâmetros é realizada uma análise probabilística, utilizando o método de amostragem por hipercubo latino. O modelo apresentado pode ser aplicado para a análise probabilística do comportamento ao longo do tempo das estruturas de concreto em geral. No entanto, foi aplicado na análise das flechas diferidas de lajes pré-moldadas formadas por vigotas com armação treliçada. Com esta análise, pôde-se propor um coeficiente multiplicador das flechas imediatas para a avaliação das flechas diferidas no tempo. O coeficiente multiplicador obtido para as lajes pré-moldadas formadas por vigotas com armação treliçada pode alcançar valores muito superiores ao fator 'alfa'f recomendado pela NBR 6118 (2003) para o caso de vigas de concreto armado.

Esse trabalho trata da análise de corpos multi-fraturados utilizando o método dos elementos de contorno. Este método numérico é conhecido por ser robusto e preciso neste tipo de problema e também por requerer pequeno esforço computacional na criação da malha de elementos para o crescimento das fissuras. Duas metodologias para a análise do comportamento das fissuras são consideradas. A primeira é a já consagrada metodologia dual. Por meio desta técnica equações integrais distintas são aplicadas às faces da fissura. Estas equações integrais são escritas em termos de deslocamentos e forças de superfície. A segunda metodologia é a que emprega a formulação singular onde a fissura é considerada como um vazio no domínio sendo as faces da fissura separadas por uma pequena distância. No tocante ao crescimento das fissuras foi desenvolvido um procedimento especial para a determinação da direção de crescimento das fissuras o qual mostrou-se muito eficiente levando a resultados precisos. O crescimento das fissuras é efetuado considerando o fator de intensidade de tensão atuante na extremidade de cada fissura. Dessa forma, as fissuras mais solicitadas apresentam maior comprimento de propagação tornando a análise mais realista. Os fatores de intensidade de tensão são calculados por meio de duas técnicas. A primeira é a já conhecida técnica de correlação de deslocamentos a qual relaciona os deslocamentos atuantes nas faces da fissura. Uma técnica alternativa é também utilizada a qual emprega o campo de tensões presente na extremidade da fissura. Após a determinação dos fatores de intensidade de tensão quatro diferentes teorias de interação de modos podem ser utilizadas para a determinação do ângulo de propagação. Foram analisadas estruturas sendo os resultados comparados aos previstos analiticamente e também numericamente. As respostas obtidas foram satisfatórias validando assim a metodologia proposta neste trabalho

O objetivo de colaborar com o equacionamento da problemática do crescimento populacional por meio de uma proposta viável economicamente, e com vantagens tecnológicas com vistas à durabilidade para a armazenagem de gêneros alimentícios em baixas temperaturas motivou o desenvolvimento desta pesquisa, na qual se propõe o uso do concreto como material alternativo para a construção de sistemas de guarda e conservação de alimentos. A partir de um adequado método de dosagem e da tecnologia desenvolvida pelo grupo de pesquisadores do Laboratório de Materiais Avançados à Base de Cimento, foram elaborados dois concretos diferenciados pela incorporação ou não de ar. A durabilidade do concreto para ambientes com baixas temperaturas tem sido relacionada a um sistema de vazios de ar com volume de 6 '+ OU -' 1 % e adequado espaçamento entre as bolhas de ar. O desempenho desses concretos em ambientes com baixas temperaturas foi avaliado acondicionando-os em uma câmara fria com temperatura de - 35 ± 2 graus Celsius. A sanidade dos corpos-de-prova foi monitorada por meio de ensaios não destrutivos (i.e. determinação da freqüência natural). O período de exposição foi de trinta e cinco dias, sendo que após o sétimo dia ocorreu a estabilização dos valores da freqüência natural dos corpos-de-prova. Os dois tipos de concretos ensaiados - com ar incorporado e sem ar incorporado - mostraram-se resistentes nestas condições de ensaio. Os resultados obtidos demonstram que os concretos, de acordo com o método utilizado, atendem a todos os requisitos para os quais foram projetados

Neste trabalho estudam-se diversos aspectos conceituais relativos à modelagem mecânico-matemática para a descrição do comportamento estrutural não-linear geométrico. Apresenta-se, inicialmente, a aplicação do Princípio dos Trabalhos Virtuais na caracterização do equilíbrio na posição deslocada. Em seguida, a partir do emprego do Método dos Elementos Finitos, analisam-se as formas discretizadas Lagrangiana e Euleriana da expressão do equilíbrio, que resultam em função da descrição adotada para o movimento. A questão da estabilidade estrutural é tratada, abordando-se os conceitos de ponto limite e de bifurcação. Estudam-se, finalmente, os procedimentos incrementais, em combinação com o Método de Newton, para a solução do sistema não-linear de equações e para a caracterização de pontos singulares de equilíbrio. Exemplos consistindo na análise do comportamento de estruturas reticulares compõem as aplicações numéricas.

Este trabalho trata da análise dinâmica bidimensional de treliças de aço e pórticos de concreto armado, onde estudam-se os efeitos da não-linearidade física desses materiais e os efeitos da não-linearidade geométrica de tais estruturas. Neste contexto, define-se a equação geral que descreve o comportamento de estruturas discretizadas por elementos finitos, utilizando-se o Princípio dos Trabalhos Virtuais para estruturas em movimento. Para a integração temporal dessa equação, utiliza-se um método implícito de integração numérica, onde adota-se um processo previsor-corretor com auxílio das equações generalizadas de Newmark. Na análise da não-linearidade geométrica, define-se o campo de deformações através de uma função quadrática dos deslocamentos, que ocorrem ao longo de cada elemento finito, sendo que para treliças planas consideram-se todas as parcelas provenientes de tal relação e para pórticos planos desprezam-se os termos que contém produtos de parcelas de ordem superior. Para descrever a posição de equilíbrio do sistema estrutural ao longo do processo de integração numérica, utiliza-se a formulação Lagrangeana atualizada que resulta na dedução das matrizes de rigidez incrementais secante e tangente. Com relação à não-linearidade física do aço, elabora-se uma modelagem numérica através da utilização de um diagrama tensão x deformação bilinear, destacando-se os modelos cinemático, isotrópico e independente. Já para a não-linearidade física do concreto armado, elabora-se uma modelagem numérica através da utilização dos modelos propostos pelo CEB e pelo ACI, onde corrige-se o valor do momento de inércia em função do grau de fissuração do elemento. Estas modelagens contemplam, também, o comportamento para carregamento cíclico e sua inversão. Para finalizar, apresentam-se com posterior análises qualitativa e quantitativa dos resultados.

Este trabalho tem por objetivo demonstrar a viabilidade do emprego da teoria de interação de substâncias no contínuo para a análise de compostos multifásicos, sendo possível considerar-se substâncias anisótropas através de sua representação via uma formulação isótropa equivalente. No campo teórico, referente à anisotropia via formulação isótropa equivalente, deduzem-se tensores de mapeamento de tensões e deformações para o espaço fictício na configuração deformada, adequados às análises com grandes deformações. Os modelos de materiais compostos e de anisotropia propostos, foram implementados no âmbito de um código de cálculo para análise dinâmica explícita com grandes deformações. Entre as aplicações do programa destacam-se o estudo de problemas de conformação de lâminas metálicas e de compostos multifásicos e a possibilidade de analisar compostos de matriz frágil reforçada por fibras curtas, considerando-se uma função simples de dano elasto-plástico. Os exemplos executados mostram boa concordância dos resultados obtidos neste trabalho com aqueles obtidos por outros autores e com alguns resultados experimentais existentes.

Os ladrilhos hidráulicos são revestimentos produzidos utilizando aglomerante hidráulico, cuja tecnologia de produção não acompanhou a grande evolução tecnológica dos concretos, as disponibilidades de novos materiais e técnicas de utilização ocorrentes nos últimos anos, sendo assim esses revestimentos perderam espaço e competitividade no mercado pela característica artesanal de sua produção. O trabalho teve como objetivo desenvolver uma argamassa para produção de ladrilhos hidráulicos utilizando a tecnologia utilizada na produção de concretos de alto desempenho. Os agregados foram selecionados e compostos utilizando diferentes técnicas de empacotamento de partículas, essas técnicas foram implementadas experimentalmente e seus resultados foram analisados e comparados através da medida de massa unitária no estado compactado seco. Os aglomerantes foram selecionados de forma a atender a utilização de pigmentos claros e escuros necessários para a produção de ladrilhos hidráulicos decorativos, assim foram elaboradas duas diferentes composições de aglomerantes, a primeira com cimento Portland branco estrutural e metacaulinita branca, e a segunda com cimento Portland de alta resistência inicial resistente a sulfatos e sílica ativa de ferro-silício. Diferentes aditivos superplastificantes foram testados, sendo a medida de compatibilidade com os aglomerantes e a determinação dos teores ideais a serem utilizados com cada tipo de aglomerantes realizadas através da medida de consistência em mesa cadente. A avaliação das argamassas desenvolvidas para produção dos ladrilhos hidráulicos foi realizada através dos ensaios de compressão axial simples, tração na compressão diametral, e determinação do módulo de elasticidade. Os ladrilhos hidráulicos foram produzidos em fôrmas previamente elaboradas e moldados com auxílio de vibração, após desmoldagem e cura foram avaliados através dos ensaios de módulo de flexão, desgaste por abrasão, absorção de água, retração por secagem, ação química, e determinação das variações de dimensões em diferentes tempos de cura. Após elaboração, produção e avaliação dos ladrilhos hidráulicos, também foram realizados alguns testes práticos, e avaliados os custos dos materiais para produção desses revestimentos, como parte de um estudo para implementação da produção desses elementos em escala industrial. Os ladrilhos hidráulicos desenvolvidos apresentaram alto desempenho nas características avaliadas, com resistência à compressão axial simples de até 143 MPa e absorção de água próxima a 1%, também apresentando viabilidade de produção.

A preocupação com o impacto ambiental decorrente da implantação e operação de novas linhas metroferroviárias faz com que na elaboração dos projetos de via permanente sejam frequentemente adotados sistemas amortecedores de vibrações e ruídos secundários. As vibrações em vias de metrô são causadas principalmente pelo contato roda-trilho e são propagadas pela estrutura do túnel e pelas distintas camadas de solo podendo chegar às edificações lindeiras, onde, dependendo da intensidade, provocam desconforto aos usuários da edificação e mau funcionamento de equipamentos. Uma solução de atenuação largamente empregada atualmente em locais críticos é o \"sistema massa mola\". O sistema \"massa mola\" é composto por lajes de concreto armado, denominadas lajes flutuantes, apoiadas sobre materiais resilientes. De forma geral, quanto menor a frequência natural deste sistema, maior a atenuação das vibrações. No entanto, a utilização de apoios excessivamente flexíveis para obtenção de baixas frequências pode acarretar problemas operacionais em função de deslocamentos e acelerações excessivos das lajes flutuantes. Este projeto tem como objetivo o estudo do comportamento dinâmico das lajes flutuantes de concreto armado utilizadas em sistemas \"massa mola\" principalmente com relação à atenuação de vibrações e nível de vibrações na via permanente durante a passagem dos trens metropolitanos. A avaliação foi realizada utilizando modelos numéricos calibrados com dados experimentais obtidos nas linhas do Metrô de São Paulo.

A teoria da acustoelasticidade relaciona a variação de velocidade de propagação de ondas mecânicas à variação de tensão em um meio sólido. Em materiais frágeis como concreto, a danificação altera a velocidade de propagação paralelamente ao efeito acustoelástico. O objetivo deste trabalho é identificar e quantificar como a danificação e o efeito acustoelástico agem sobre a Velocidade de Pulso Ultrassônico (VPU) em corpos de prova de concreto submetidos a compressão uniaxial. Para tanto, foram realizadas três fases de ensaio. A primeira fase objetivou gerar dados para a análise da aplicação da interferometria de cauda de onda (Coda Wave Interferometry – CWI). Duas variações deste método foram estudadas e comparadas, com o propósito de determinar-se qual gera melhores resultados e quais parâmetros devem ser adotados para as análises. Para tal, um código computacional foi desenvolvido utilizando a linguagem Python 3.6.0. Foi constatado que a técnica do alongamento apresenta resultados melhores que a técnica tradicional da interferometria de cauda de onda. A segunda etapa foi dedicada ao estudo da variação de velocidade de propagação devido à recuperação de dano do corpo de prova. A terceira fase abordou a influência da geometria da amostra e da composição do concreto sobre a resposta do material à acustoelasticidade. Além disso, definiu-se um Índice de Dano (D) baseado na redução do módulo de elasticidade devido ao carregamento, a fim de isolar a variação de velocidade causada pelo efeito acustoelástico. Quanto ao estudo da recuperação de dano ao longo do tempo, a variação relativa de velocidade nas primeiras 24 horas após a retirada do carregamento se mostrou muito pequena em relação às variações geradas pelas condições de temperatura e umidade. Concluiu-se também que as amostras cilíndricas apresentaram respostas mais uniformes ao efeito acustoelástico que as amostras prismáticas. Por fim, o Índice de Dano se mostrou eficaz para isolar os efeitos da danificação e da acustoelasticidade sobre a VPU.

Estuda-se o problema de equilíbrio sem força de corpo de uma esfera anisotrópica sob compressão radial uniformemente distribuída sobre o seu contorno no contexto da teoria da elasticidade linear clássica. A solução deste problema prediz o fenômeno inaceitável da auto-intersecção em uma região próxima ao centro da esfera para uma dada faixa de parâmetros materiais. Sob o contexto de uma teoria de minimização do funcional de energia potencial total da elasticidade linear clássica com a restrição de que o determinante do gradiente da função mudança de configuração seja injetivo, este fenômeno é eliminado. Aplicam-se duas formulações do Método dos Elementos Finitos de Galerkin Descontínuo (MEFGD) para obter soluções aproximadas para o problema de equilíbrio da esfera sem restrição. A primeira formulação do MEFGD aproxima diretamente os campos de deslocamento e deformação infinitesimal. A consideração do campo adicional de deformação na formulação do MEFGD aumenta o número de graus de liberdade associados aos nós da malha de elementos finitos e, consequentemente, o custo computacional. Com o objetivo de reduzir o número de graus de liberdade, introduz-se neste trabalho uma formulação alternativa do MEFGD. Nesta formulação, o campo de deformação infinitesimal não é obtido diretamente da inversão do sistema de equações resultante, mas sim por pós-processamento, a partir do campo de deslocamento aproximado. As soluções aproximadas obtidas com ambas as formulações do MEFGD são comparadas com a solução exata do problema sem restrição e com soluções aproximadas obtidas com o Método dos Elementos Finitos de Galerkin Clássico (MEFGC). Ambas as formulações do MEFGD fornecem melhores aproximações para a solução exata do que as aproximações obtidas com o MEFGC. Os erros entre a solução exata e as soluções aproximadas obtidas com a formulação alternativa do MEFGD são um pouco maiores do que os erros correspondentes obtidos com a formulação original do MEFGD. Este aumento nos erros é compensado pelo menor esforço computacional exigido pela formulação alternativa. Este trabalho serve de base para o estudo de problemas com restrição de injetividade utilizando o método de Galerkin descontínuo.

Neste trabalho, é apresentado um modelo de otimização acoplado à confiabilidade para a análise de estruturas de barras de concreto armado, de modo que a confiabilidade é adicionada ao processo de otimização como uma restrição. O modelo mecânico permite a consideração da não-linearidade física para o concreto e para o aço, além de levar em conta os efeitos não-lineares geométricos. Esse modelo é utilizado para gerar as respostas mecânicas da estrutura, traduzidas em forma de cargas últimas para os estados limites. Os cenários de falha, na análise probabilística, são descritos pelo esmagamento do concreto e deformação excessiva da armadura para o estado limite último. O estado limite de utilização é verificado para o caso de deslocamentos excessivos dos pontos da estrutura. A função de estado limite é construída com o emprego do método das superfícies de respostas para a determinação do índice de confiabilidade e probabilidade de falha considerando somente o modo mais provável ou primeiro modo de falha. Os processos de otimização e confiabilidade são acoplados de maneira independente gerando um sistema de equações aproximadas resolvido analiticamente. A metodologia de otimização empregada é a minimização da função de custo da estrutura. O modelo acoplado de otimização e confiabilidade é empregado para análise de vigas de concreto armado. As técnicas desenvolvidas, no âmbito da modelagem de estruturas e confiabilidade, também permitem a análise mecânico-probabilística de pórticos planos de concreto armado

A norma brasileira de cálculo de alvenaria é baseada no método de tensões admissíveis e passa por revisão para ser escrita no método dos estados limites. A confiabilidade estrutural é um ramo da engenharia que mede segurança das estruturas, sendo muitas vezes empregada para calibrar fatores de segurança. Para medir a confiabilidade de uma estrutura deve-se conhecer as incertezas que envolvem o problema. A incerteza de modelo estima a tendência do modelo (que pode ser eventualmente ser eliminada) e a variância do modelo (uma medida da sua variabilidade). O presente trabalho propõe um método de cálculo da incerteza de um modelo numérico de um prisma formado por três unidades concreto sujeito à compressão. O estudo numérico é feito em elementos finitos com análise não-linear baseada em dano. A incerteza é avaliada através de variáveis de projeto: tensão máxima, deformação na tensão máxima e módulo de elasticidade. São aplicados métodos probabilísticos para comparar resultados numéricos e ensaios experimentais disponíveis na literatura. Confronta-se a probabilidade de falha resultante de resistências corrigidas, sem correção e obtidas experimentalmente. Conclui-se que a incerteza de modelo é importante para quantificar a medida de segurança e deve ser levada em conta na análise da confiabilidade de uma estrutura. O procedimento também é útil para qualificar e comparar modelos de cálculo, com aplicações em alvenaria ou quaisquer outros tipos de estruturas.

O objetivo deste trabalho é identificar e correlacionar as propriedades mecânicas do concreto e da argamassa de assentamento com o comportamento estrutural de blocos vazados de concreto, prismas e paredes, por meio de modelagem física e numérica. Realizou-se detalhada investigação experimental, recorrendo à premissa metodológica de se utilizar um mesmo concreto, de consistência plástica, para a moldagem de blocos vazados e corpos-de-prova cilíndricos, para assegurar propriedades idênticas dos materiais em cada série de ensaios. Analisou-se o efeito de confinamento que se apresenta nos ensaios de blocos isolados, o qual induz uma distribuição não-uniforme de deformações e acarreta aumento da sua capacidade resistente em relação à resistência à compressão do concreto. Em ensaios nos quais se reduziu o efeito de confinamento, constatou-se que os blocos apresentam menor capacidade resistente e alteração do modo de ruína, decorrente da distribuição mais uniforme das deformações, similar àquela que se observa nos blocos centrais dos prismas e paredes. Analisou-se também a influência do efeito de confinamento e do processo de cura das juntas de argamassa e se associou parâmetros indicativos do seu comportamento à capacidade resistente e ao modo de ruína de prismas e paredes. As propriedades mecânicas dos materiais, obtidas experimentalmente, foram implementadas em um modelo numérico de elementos finitos, que se mostrou capaz de representar o comportamento dos diversos elementos de alvenaria submetidos à compressão, com boa predição da resistência, deformabilidade e modo de ruína. Com base nos resultados numéricos e experimentais, estabeleceu-se um modelo de interpretação da distribuição de tensões e deformações nos blocos vazados de concreto, o que resultou na recomendação de um procedimento para determinação de sua rigidez axial. Associou-se também o efeito da resistência e da deformabilidade da argamassa no comportamento estrutural dos prismas e paredes. Correlações e formulações algébricas foram estabelecidas para análise do comportamento e previsão quantitativa da resistência e da deformabilidade de blocos, prismas e paredes.

O projeto probabilístico do revestimento de poços é uma tendência mundial, que visa otimizar as margens de segurança e viabilizar o projeto de poços ultraprofundos, em condições adversas de carga, com riscos controlados. Para abordagem do projeto probabilístico de poços são necessárias as definições estatísticas das cargas e da resistência dos tubos e conexões de revestimento. Estatísticas das cargas são regionais e sua estimativa é difícil de generalizar. Por outra parte, estatísticas para resistência dos tubos têm sido verificadas e procedimentos para abordar probabilisticamente os modos de falha por colapso e ruptura já estão incluídos em normas técnicas. No entanto, a maioria dos incidentes reportados são atribuídos à falha de conexões. Especificamente, o modo de falha por vazamento em conectores preocupa a indústria, pois é uma falha de serviço que pode passar despercebida, mas que rompe a integridade do poço. Abordagens probabilísticas da resistência de conexões são limitadas. Para modo de falha por vazamento, não existem abordagens consistentes para avaliação probabilística da estanqueidade. Em consequência, o projeto probabilístico não pode ser desenvolvido integralmente. Neste contexto, esta tese investiga as propriedades estatísticas da estanqueidade de conexões de revestimento. Propriedades estatísticas são quantificadas através de métodos que possibilitam a construção de envoltórias probabilísticas da resistência. Modelos axissimétricos em elementos finitos são desenvolvidos e empregados na avaliação das pressões de contato na rosca para solicitações de torque de aperto, carga axial e pressão interna. Adicionalmente, critérios são propostos para avaliar a estanqueidade de conexões API 8 Round, com base nas pressões de contato na rosca. O método proposto para estimativa das envoltórias probabilísticas baseia-se na avaliação extensiva de modelos em elementos finitos axissimétricos, considerando as variações geométricas decorrentes das tolerâncias de manufatura. Amostras de estanqueidade são estimadas para variações individuais e cruzadas dos parâmetros geométricos. A construção de envoltórias é tratada de duas maneiras: uma aproximação baseada no conjunto de amostras de efeitos principais, e outra que incorpora efeitos cruzados e superfícies de resposta. As duas abordagens resultam em envoltórias probabilísticas da estanqueidade da conexão. Superfícies de resposta permitem avaliar a estanqueidade para amostras aleatórias das variáveis geométricas. A amostra fornecida pelos metamodelos de estanqueidade é tratada estatisticamente e ajustes por regressão não linear são empregados para estimar envoltórias probabilísticas. As envoltórias probabilísticas permitem ao projetista estimar envoltórias para níveis de confiança desejados, além de viabilizarem a análise de confiabilidade de conexões ao modo de falha por vazamento. Desta forma, este trabalho contribui à segurança de projeto e à viabilização do projeto probabilístico de poços. Os procedimentos são aplicados a conexões API 8 Round, porém podem ser estendidos para analisar qualquer configuração geométrica, tendo em conta os mecanismos de selo.