Repositório RCAAP

No trabalho estudam-se alguns aspectos relativos à formulação teórica e à simulação numérica de modelos constitutivos para o concreto fundamentados na Mecânica do Dano Contínuo, incluindo-se os chamados métodos simplificados de análise estrutural. Inicialmente apresenta-se uma discussão sobre deformações permanentes e anisotropia induzidas pela evolução do dano. A resposta unilateral do concreto submetido a solicitações com inversão de sinal, também é comentada. Cada um dos fenômenos é ilustrado por respostas observadas experimentalmente. O modelo de dano proposto por Mazars para o concreto submetido a carregamento proporcionalmente crescente é então analisado. Em seguida, apresenta-se uma extensão do modelo considerando-se o aspecto unilateral no comportamento do concreto. Na sequência, analisa-se o modelo constitutivo proposto por La Borderie em seus aspectos de formulação e resposta numérica. O modelo é mais completo permitindo levar em conta todos os fenômenos discutidos anteriormente. Um outro aspecto considerado no trabalho é relativo à aplicação dos modelos estudados à análise de estruturas aporticadas. Em termos de discretização destacam-se a técnica de divisão dos elementos estruturais em estratos e os chamados modelos simplificados. Neste último caso, o modelo de Flórez-López é analisado e a simplificação consiste na definição prévia, sobre a estrutura discretizada através de elementos de viga e de coluna, de zonas de localização da plastificação e do dano; no limite com a evolução do processo de carregamento, aquelas zonas passam a se constituir em rótulas. Por último uma generalização do modelo anterior proposta por Álvares é estudada. Os resultados numéricos fornecidos pelos modelos são confrontados com os experimentais de vigas em concreto armado (biapoiadas e com diferentes taxas de armadura) e de um pórtico em concreto armado.

O objetivo deste trabalho é apresentar uma nova formulação direta do Método dos Elementos de Contorno (M.E.C.) para análise de placas, utilizando a teoria de Kirchhoff, admitindo três parâmetros nodais de deslocamentos para sua representação integral: deslocamento transversal e suas derivadas nas direções normal e tangencial ao contorno. Dois valores nodais são usados para os esforços, momento fletor normal mn e força cortante equivalente Vn. Desta forma são escritas três equações integrais de contorno por nó, obtidas a partir da discretização da placa, segundo a forma usual do método. A vantagem mais perceptível desta formulação é a possibilidade de se fazer a ligação da placa analisada pelo M.E.C. com elementos lineares, representados por três valores nodais de deslocamentos que passam a ser compatibilizados diretamente, para a análise de edifícios. São apresentados exemplos numéricos da formulação e das ligações para comprovação da formulação.

O presente trabalho trata da formulação de modelos constitutivos viscoelásticos e elasto-viscoplásticos nos apectos relativos à verificação da consistência termodinâmica, pela aplicação do Método do Estado Local, e de verificação da resposta numérica decorrente da utilização de um procedimento implícito de integração. No contexto da verificação da consistência termodinâmica, são revistos alguns arranjos unidimensionais de elementos reológicos básicos, analisando-se, com maior destaque, um arranjo misto denominado modelo elasto-viscoplástico completo. Nas análises numéricas em campo unidimensional e multiaxial, realiza-se um confronto entre as respostas obtidas com procedimentos de integração Explícito e Implícito, bem como um estudo para a definição do passo de tempo, de modo a garantir precisão nas respostas.

A tarefa mais importante do projetista de estruturas é garantir a segurança em seus projetos. Obras cujas vidas úteis são medidas em décadas devem ser mantidas funcionais, garantindo níveis aceitáveis de segurança e conforto a seus usuários. Deve-se ainda levar em conta os impactos da estrutura, de maneira que o consumo de materiais, o preço, e mesmo os danos ambientais relacionados a ela não inviabilizem sua execução. A otimização estrutural permite a concepção de estruturas que atendem a requisitos desejáveis, e aliada à confiabilidade estrutural, fornece o corpo de conhecimentos necessário para a obtenção de estruturas seguras e viáveis. Apesar disso, a formulação de problemas de otimização estrutural envolvendo quantificação de incertezas envolve grande complexidade, e não foi ainda plenamente absorvida pela prática da engenharia. Nesta tese, diferentes abordagens de otimização considerando incertezas são exploradas e três métodos para a solução de problemas deste tipo são propostos. É apresentada também uma aplicação de otimização baseada em confiabilidade na calibração de coeficientes parciais de segurança. Além disso, aplicações de otimização de risco são estudadas, incluindo problemas que envolvem estruturas que sofrem degradação, e um problema envolvendo confiabilidade de sistema, cuja falha depende da trajetória dos carregamentos no tempo. A tese inclui ainda uma breve revisão e um estudo sobre técnicas de metamodelagem, que são aplicadas nos métodos propostos para a redução dos custos computacionais envolvidos na solução dos problemas de otimização. Os métodos propostos, bem como as aplicações exploradas, são estudados em vários exemplos, demonstrando-se assim a eficiência de cada um deles.

O processo de calibração de parâmetros é uma importante tarefa que pode consumir bastante tempo no desenvolvimento de projetos e pesquisas. A calibração manual é um processo lento, exige experiência e, muitas vezes, não alcança a precisão desejada. Neste sentido, o presente trabalho propõe uma metodologia de calibração automática, baseada em parâmetros modais, com o intuito de tornar o processo de calibração mais eficaz e preciso. Nesta metodologia, o modelo numérico é desenvolvido em elementos finitos e os parâmetros modais experimentais são identificados por meio de ensaios dinâmicos. Com base nesses parâmetros, o modelo inicial em elementos finitos é atualizado automaticamente por meio de algoritmos de otimização até a convergência. O modelo numérico foi elaborado no software Abaqus e os algoritmos de otimização foram implementados em linguagem Python. A metodologia desenvolvida foi aplicada inicialmente na detecção de dano, sendo dano definido como uma degradação estrutural que resulta em perda parcial de rigidez de um ou vários elementos estruturais. Foram estudados exemplos numéricos e experimentais. Após a calibração da malha, das dimensões da seção transversal, das propriedades mecânicas e das rigidezes das molas, os danos foram corretamente detectados. Outra aplicação foi na investigação da anisotropia do concreto, os parâmetros modais foram obtidos por ensaio de ressonância acústica de amostras de concreto com diferentes traços (pobre, médio e rico) e direções de concretagem (horizontal e vertical). Os resultados mostraram uma clara tendência de comportamento, as amostras concretadas na horizontal foram melhor representadas por material ortotrópico e as concretadas na vertical por material isotrópico transversal no plano de concretagem. A metodologia desenvolvida obteve bons resultados nas aplicações estudadas, indicando seu potencial na calibração de estruturas reais por meio de respostas dinâmicas experimentais.

Hoje em dia, é amplamente reconhecido que o projeto de estruturas otimizadas deve ser robusto em relação a incertezas nas forças, geometria e propriedades do material. Entretanto, existem diversas alternativas para considerar tais incertezas em problemas de otimização estrutural. Esta tese apresenta quatro formulações para lidar com incertezas no problema de otimização topológica com restrição de tensão. As três primeiras são desenvolvidas para lidar com incertezas na intensidade e direção das forças aplicadas: 1) formulação robusta probabilística, onde substituem-se as restrições de tensão originais por uma soma ponderada entre os seus valores esperados e desvios padrão, obtidos por meio do método de perturbação de primeira ordem; 2) formulação baseada em confiabilidade, onde consideram-se restrições de tensão probabilísticas; o problema é formulado por meio de uma abordagem acoplada de primeira ordem; 3) formulação robusta não probabilística, onde considera-se o pior cenário possível para as restrições de tensão; o problema é formulado com uma abordagem acoplada de otimização com anti-otimização. A quarta formulação não segue o padrão das três primeiras; diferente das demais, esta é desenvolvida para lidar com incerteza uniforme de manufatura: 4) formulação robusta de três campos, onde três topologias são consideradas de forma simultânea durante o processo de otimização, de forma a simular possíveis imperfeições que possam ocorrer devido a erros de manufatura. As quatro abordagens são bastante diferentes na forma de lidar com as incertezas; no entanto, o procedimento de solução é o mesmo: a abordagem baseada em densidade é empregada na parametrização material, enquanto que o método do Lagrangiano aumentado é empregado para solucionar o problema resultante, de forma a lidar com o elevado número de restrições de tensão. Diversos exemplos são solucionados para mostrar a aplicabilidade das formulações propostas. Os exemplos são posteriormente verificados através da Simulação de Monte Carlo e comparados com os resultados determinísticos. Os resultados mostram que as estruturas obtidas com a abordagem tradicional determinística são extremamente sensíveis a incertezas. As formulações desenvolvidas nesta tese, por outro lado, mostraram-se alternativas válidas a formulação determinística, fornecendo resultados robustos e confiáveis na presença de incertezas.

Em um incêndio, pilares de aço inseridos em paredes apresentam uma resposta termoestrutural diferente daqueles isolados, de modo que a compartimentação oferece um aumento de sua resistência ao fogo. Poucos estudos foram desenvolvidos até o presente momento para avaliar o desempenho de pilares em contato com paredes, sendo que aqueles já realizados apresentaram respostas que ainda deixam dúvidas sobre esses elementos. Diante disso, este trabalho propõe analisar, em contexto numérico, o comportamento de pilares de aço isolados e inseridos em paredes sujeitos à ação térmica, a partir do uso do código computacional ABAQUS versão 6.14. A modelagem termoestrutural, considerando a parede somente como elemento de compartimentação, promoveu resultados pouco consistentes, o que leva a concluir que a alvenaria influencia na resposta estrutural de pilares em situação de incêndio. Por essa razão, ao inserir molas que controlam o deslocamento axial das paredes na modelagem numérica, os resultados alcançados passaram a ser mais representativos. Análises complementares a respeito da influência do fator de carga e do nível de rigidez axial e rotacional na resistência ao fogo dos pilares também foram realizadas. Para todos os modelos, constatou-se a influência negativa do fator de carga quando aumentado. Quanto à restrição axial, foi verificado que sua presença possui maior influência na resistência ao fogo em comparação com sua intensidade, uma vez que a elevação desse parâmetro não afetou o tempo crítico dos pilares, para a maior parte dos casos analisados. Em relação à rigidez rotacional, ela se mostrou favorável para a resistência ao fogo. Além do mais, a pesquisa contou com uma avaliação do método simplificado da ABNT NBR 14323:2013 para cálculo da evolução da temperatura em perfis de aço. Concluiu-se que ele apresenta melhores resultados para os pilares com aquecimento uniforme na seção transversal. Por essa razão, foi proposta uma nova metodologia de cálculo de temperatura para pilares em contato com paredes, validada por meio de testes numéricos.

Apesar da versatilidade da madeira, seu emprego fica, às vezes, dificultado por não serem totalmente conhecidas as suas propriedades e seu desempenho em diferentes condições de serviço. Neste trabalho, procura-se contribuir para um melhor aproveitamento das espécies tropicais alternativas, em especial no emprego para produção de elementos estruturais de madeira laminada colada, uma vez que o Brasil possui grande potencial dessas espécies, mas ainda sub-utilizadas. Neste contexto, realiza-se a determinação das propriedades físicas, de resistência e de rigidez de algumas espécies e determinam-se também as rigidezes de elementos estruturais obtidos da espécie cujos corpos-de-prova apresentam os melhores resultados. Ensaiam-se vigas montadas com dois tipos de adesivos, duas intensidades de pressão e duas distribuições de lâminas. Adota-se a metodologia experimental recomendada no ANEXO B da NBR 7190:1997 - Projeto de Estruturas de Madeira, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Analisam-se os resultados obtidos a partir de conceitos estatísticos. A espécie Cedrinho (Erisma sp) apresentou as melhores respostas, das quais pode-se concluir que os adesivos Cascophen e à base de mamona não influenciaram as propriedades de rigidez das vigas, o mesmo acontecendo para as duas intensidades de pressão, 0,8 MPa e 1,2 MPa. As propriedades de rigidez das vigas de MLC podem ser influenciadas pela distribuição das lâminas ao longo da altura da seção transversal

O estudo da resistência à compressão e da deformabilidade de paredes de alvenaria de blocos de concreto é de fundamental importância para a caracterização desse material e o desenvolvimento de análises de estruturas compostas por esse tipo de painel. Este trabalho trata desse tema, objetivando prever com maior acuidade os principais parâmetros de deformação e de resistência de paredes de alvenaria de blocos de concreto, a saber: resistência à compressão e módulo de elasticidade longitudinal nas direções paralela e perpendicular à junta de assentamento. Foi desenvolvido um trabalho experimental para estimar a influência da resistência dos blocos, da resistência da argamassa e da direção de aplicação de forças no comportamento mecânico da alvenaria de blocos de concreto não-grauteada, quando submetida a esforços de compressão. Para tanto, realizaram-se ensaios de laboratório em blocos, argamassas, prismas de três blocos e paredinhas com dimensões de 80 cm x 80 cm. Por inferência estatística não foram obtidas correlações aceitáveis entre as variáveis estudadas. Porém, obtiveram-se tendências de comportamento dos corpos de prova estudados, confirmando a influência das características da argamassa e do bloco no comportamento estrutural da alvenaria quando submetida a esforços de compressão

O presente trabalho aborda a utilização da protensão não aderente em edifícios residenciais e comerciais de concreto, focando os aspectos referentes às soluções com protensão aderente e não aderente e em concreto armado, para o consumo de materiais, notadamente: concreto, fôrmas e armaduras. São considerados três diferentes sistemas estruturais, sendo estes: laje plana maciça apoiada sobre pilares; laje plana nervurada apoiada sobre pilares e laje nervurada apoiada em vigas faixa protendidas sobre pilares. São apresentados estudos destes casos com a utilização da ferramenta computacional de análise estrutural TQS, a qual é baseada na análise por grelha. São comparados os índices de consumo de materiais para os dois referidos sistemas de protensão, discutindo os limites de sua utilização. Como resultados, o estudo fornece conclusões satisfatórias para utilização da protensão, tanto aderente quanto não aderente, em relação ao concreto armado. Ainda, o sistema de protensão aderente mostrou-se ligeiramente mais econômico, do ponto de vista de consumo de materiais, porém, é um sistema com produtividade inferior às soluções com protensão não aderente, tornando esta última solução, a mais adotada no cotidiano dos escritórios de cálculo de engenharia civil dentre as citadas

Este trabalho estuda o comportamento de blocos rígidos sobre três estacas, submetidos à ação de força centrada, conservando a armadura principal, porém, variando as armaduras secundárias e adotando-se estacas de diâmetros de 20 cm e 30 cm. A armadura principal foi constituída por barras unindo as estacas. As armaduras secundárias foram constituídas por barras passando pelas estacas e projeção do pilar, distribuídas em forma de malha e por estribos verticais e horizontais. O objetivo principal foi o estudo do desenvolvimento das fissuras e o modo de ruína, através de ensaios experimentais em escala real. A instrumentação foi realizada de modo a se obter deformações nas barras das armaduras principais e secundárias, nas bielas de compressão, nas zonas nodais inferior e superior e nas faces laterais do bloco, em função da força aplicada no pilar e das reações das estacas. Além do estudo experimental, foi desenvolvida análise numérica tridimensional e não linear, pelo método dos elementos finitos, considerando os mesmos elementos estruturais, embora sem considerar as armaduras. Esta análise se concentrou no progresso das tensões normais principais, das deformações totais e plásticas principais e dos deslocamentos relativos às forças característica e de cálculo, previamente estimadas por métodos usuais de dimensionamento. Nenhum modelo experimental atingiu a ruína com força menor que a força teórica. Os modelos romperam por fendilhamento das bielas comprimidas de concreto acompanhado pelo escoamento das barras da armadura em uma direção. Os blocos com estacas de diâmetro de 20 cm apresentaram maiores deformações de tração transversais às bielas de compressão

Neste trabalho é desenvolvido um código computacional capaz de simular a propagação de fissuras em meios contínuos reforçados com partículas, com ênfase ao concreto, usando a técnica de análise multiescala concorrente representando a macroescala e a mesoescala. A análise estrutural utiliza o Método dos Elementos Finitos Posicional, cuja formulação considera as posições nodais como incógnitas e a não-linearidade geométrica de forma natural. A propagação de fissuras ocorre de forma discreta na mesoescala através de elementos de interface criados entre elementos finitos de cada fase do concreto, nos quais é aplicado um modelo de dano para representar a degradação. A principal contribuição do trabalho é a proposição e validação de dois modelos de representação do concreto em mesoescala formados pela sobreposição de malhas independentes para a argamassa e para o agregado graúdo buscando deixar o pré-processamento mais simples. Nesses modelos foi explorada uma formulação que permite representar reforços de sólidos com elementos finitos sem necessidade de coincidência de nós e sem acrescentar graus de liberdade ao problema. No primeiro modelo aplica-se a formulação descrita aos elementos das partículas e assim funcionam como reforços com aderência perfeita à matriz e sem que seus nós causem acréscimo de graus de liberdade ao problema. No segundo modelo busca-se considerar a perda de aderência das partículas com a matriz e os referidos elementos sem graus de liberdade adicionais passam a desempenhar a função de elementos de acoplamento entre as malhas desses componentes e representam a zona de transição interfacial. Os elementos sem acréscimo de graus de liberdade também são aproveitados para acoplar malhas não conformes entre as escalas e para representar o aço do concreto armado. No último caso se considera ainda um modelo constitutivo elastoplástico. Por fim, as implementações são validadas e analisam-se suas vantagens e desvantagens, concluindo-se que os modelos de representação da mesoescala propostos permitem a obtenção de respostas estruturais adequadas para concreto simples e armado. A resposta é válida para casos de predominância do modo I de fratura e os elementos de acoplamento entre escalas garantem a continuidade do campo de deslocamento.

Os nós de pórtico são locais de mudança de direção do eixo da estrutura, logo são regiões descontínuas, ou seja, as hipóteses de Bernoulli de deformações lineares ao longo da seção transversal não são válidas. Sendo assim os métodos convencionais de dimensionamento não se aplicam a esta região. Além disso, são regiões problemáticas também do ponto de vista construtivo, por apresentarem geralmente uma alta taxa de armadura em dimensões reduzidas. Diversas são as variáveis que influenciam o comportamento dos nós de pórtico externos, dentre elas está a força normal aplicada no pilar. Esta variável foi observada por diversos pesquisadores (Parker & Bullman, 1997; Scott et al., 1999; Hwang & Lee, 1999; Bakir & Boduroglu, 2002; Hegger et al., 2003), porém com grandes divergências de opiniões sobre sua influência na ligação. Desta forma, este trabalho visa analisar a influência da força normal no comportamento de nós de pórtico externos de concreto armado. Neste sentido é apresentada uma extensa pesquisa bibliográfica abordando trabalhos experimentais e modelos teóricos propostos para o dimensionamento dos nós (bielas e tirantes). Inserindo-se no contexto é analisada a influência da força normal nos nós de pórtico externos por meio da análise experimental de quatro ligações sujeitas a diferentes níveis de força normal, da comparação com os modelos teóricos apresentados e da simulação numérica do nó de pórtico com o aplicativo ABAQUS, utilizando como ferramenta básica o método dos elementos finitos (MEF)

Neste trabalho, estudam-se problemas bidimensionais de propagação de ondas acústicas e elásticas, no domínio da freqüência, formulados através do Método dos Elementos de Contorno. A formulação é baseada nas representações integrais das equações diferenciais que governam os fenômenos de propagação de ondas acústicas num meio fluido e de ondas elásticas numa estrutura elástica. Analisa-se também a interação entre o fluido e a estrutura com o uso de sistemas de equações acoplados. As soluções fundamentais utilizadas são expressões exatas e não há necessidade de subdivisão dos domínios em células de integração. São aplicadas técnicas de integração alternativas na escolha das equações algébricas no domínio do fluido, visando a melhora das respostas globais do conjunto. Apresentam-se ainda exemplos numéricos, com o objetivo de possibilitar a modelagem numérica de problemas de acoplamento fluido-estrutura e de radiação e difusão acústica.

Observa-se no cenário mundial uma crescente tendência da construção de edifícios de aço. Assim, procurando encontrar a forma mais econômica para a construção, os edifícios projetados estão cada vez mais altos e seus elementos, vigas e pilares, formados por perfis cada vez mais leves. Com isso, são necessários estudos mais avançados para buscar um modelo estrutural que represente o comportamento real dessas estruturas. Este trabalho tem como objetivo discutir e propiciar uma melhor compreensão dos modelos e técnicas de análise estrutural aplicado aos edifícios de aço dando ênfase à influência das ligações. Foi realizado um aprimoramento dos modelos numéricos tridimensionais de ligações de aço e mistas. Foram analisadas três diferentes geometrias de edifícios considerando as não linearidades geométrica e do material, diferentes formas de representação das ligações, consideração das imperfeições geométricas iniciais e imperfeições iniciais de material. Estas análises foram feitas em modelos bidimensionais e tridimensionais. Observou-se grande diferença nos valores de esforços solicitantes e deslocamentos laterais quando a forma de consideração do comportamento semi-rígido das ligações foi variada.

A combinação de perfis de aço e concreto, simples ou armado, em elementos estruturais procura associar as vantagens que cada um dos materiais pode oferecer, tanto em termos de capacidade portante, quanto em termos construtivos. Quando submetidos à ação do fogo os elementos estruturais têm suas propriedades mecânicas, ao exemplo da resistência e da rigidez, reduzidas. Atualmente, os códigos normativos já contemplam a ação do fogo no dimensionamento de pilares mistos parcialmente revestidos, mas os considera somente isolados, com aquecimento em suas quatro faces e sem interação dos mesmos com a estrutura circundante. Nesse contexto, a presente pesquisa se insere no âmbito da investigação de propostas numéricas, com o auxílio do código computacional ABAQUS, voltadas aos pilares mistos de aço e concreto parcialmente revestidos, isolados e inseridos em paredes, com a consideração de restrições térmicas nas extremidades, e submetidos à ação do fogo. As análises em contexto térmico constataram redução da temperatura do pilar quando revestidos com concreto, devido às propriedades térmicas deste material. Nas análises em contexto termoestrutural, verificou-se que, ao considerar a parede no comportamento termoestrutural dos pilares mistos a partir da inserção de molas axiais na direção axial das paredes, os resultados numéricos tornaram-se mais próximos de resultados experimentais de referência. Adicionalmente, foi possível verificar que a contribuição da parede no comportamento termoestrutural dos pilares mistos é menor quando comparado com os pilares de aço em relação a rigidez do sistema quando em situação de incêndio. Além disso, análises a respeito da influência do fator de carga e do nível de restrição rotacional e axial na resistência ao fogo também foram realizadas. O nível de carregamento, quando aumentado, influenciou negativamente todos os pilares desta pesquisa. Sobre a rigidez rotacional, ela pouco influenciou a resistência ao fogo na maior parte dos casos e, quando influenciava, observa-se resultado benéfico. Em relação à elevação da restrição axial, essa afetou o tempo crítico dos pilares mistos para a maior parte dos casos analisados.

Nowadays, the representation of reinforcement bars in composite materials, such as the reinforced concrete, is an important role that needs to be properly evaluated in numerical analysis with the finite element method. For this reason, researches that supply useful information about different ways to represent such reinforcements has commonly been explored. The matrix and fibers terminology is frequently adopted in numerical research to refers to the two materials: concrete and steel, respectively. Currently, only bars with the uniaxial stiffness have been assumed to the analysis of the reinforced concrete. However, some structures, in which the collapse mechanism is related to the dowel action phenomenon, must be evaluated with fibers represented by finite elements that take into account the uniaxial, flexural and shear stiffnesses. The use of frame finite element is an option to the solution of this problem. In this context, this research addresses a computational code using FEM with positional formulation approach to simulate the structures mentioned with embedded bar formulation. Thus, this code enables the analysis of structural elements whose shear effects in the fibers produce a global relevant behavior. The physical nonlinearities for the matrix and fibers elements are taken into account to better discuss the effects of such additional stiffnesses. The one-dimensional and plane-stress plasticity theories are studied and implemented in the developed code, being used by the bar and the frame elements, respectively. Two damage models related to the smeared crack models approach are suggested to represent the degradation of the matrix elements. Several examples are explored to investigate the theory proposed. It is showed that for the analysis of structures in which the shear mechanism is not a preponderant effect the consideration of the fiber with additional flexural and shear stiffnesses produce similar results when compared with analysis performed by fibers with only uniaxial stiffness. However, for the cases in which the dowel action is significant, a more appropriate analysis is carried out when the fiber elements present such additional stiffnesses.

A norma brasileira NBR 7190 passa por reformulação e adequação na forma de classificação mecânica das madeiras, principalmente para a utilização estrutural das espécies exóticas mais cultivadas no país: o eucalipto e o pinus. A crescente demanda por estas madeiras para composição estrutural evidencia a necessidade de métodos de classificação eficientes e seguros. A versão normativa atual, do ano de 1997, não dispõe de um método de classificação visual e mecânica para peças estruturais com defeitos. Por isto, esta pesquisa tem por objetivo principal estabelecer uma tabela de classes de resistência para a madeira serrada de pinus spp., a partir de análises realizadas com um lote de 1489 peças em dimensões estruturais. Foram utilizadas normas internacionais como base, as quais já vem sido discutidas no escopo do PN-02-126.10-001-1- Madeiras – Critérios de classificação visual e mecânica de peças estruturais de madeira. Além disso, foram avaliados parâmetros industriais não destrutivos, comparados e correlacionados com testes laboratoriais, a fim de avaliar o scanner Golden Eye 706 e propor um algoritmo de classificação por métodos não destrutivos. Para tanto, foram criados modelos estatísticos e um protocolo de classificação a partir destes resultados. Os resultados obtidos revelam que a madeira de pinus spp. avaliada possui baixa a média densidade e classes de resistência modestas quando comparada com outras tabelas de classes disponíveis em normas internacionais. Dentre os parâmetros não destrutivos avaliados, o módulo de elasticidade obtido pelo método de vibrações longitudinais foi a propriedade que melhor se ajustou para a classificação, embora a dimensão dos nós e a classificação visual também influenciem diretamente na resistência das peças.

Neste trabalho, um abrangente modelo de dano dúctil é deduzido para a análise não linear estática e dinâmica de estruturas treliçadas. O modelo é acoplado a uma formulação em Elementos Finitos Posicional (MEF Posicional) usando a medida de deformação logarítmica para lidar com grandes deslocamentos e grandes deformações. Ademais, a formulação proposta é combinada à confiabilidade estrutural para avaliar os caminhos de falha das estruturas treliçadas sujeitas ao colapso progressivo. Tal modelo captura a degradação mecânica em termos de variação de porosidade devido ao crescimento e coalescência de microcavidades e microfissuras no material. Usando o modelo proposto, a evolução da degradação mecânica cresce continuamente até que seja alcançado o dano crítico do material, conforme a pressuposição apontada pela comunidade científica. Isso implica que, em aplicações numéricas, a utilização do modelo proposto não acarreta instabilidade numérica na matriz Hessiana, uma vez que o módulo tangente vai tender ao valor obtido via curva experimental, diferentemente dos modelos apresentados na literatura, os quais conduzem a valores de módulo tangente que tendem a zero. A formulação proposta fornece um excelente ajuste para curvas de tensão vs: deformação de onze materiais diferentes, registrando o endurecimento, o amolecimento e a falha do material. Nas aplicações ao concreto, o modelo proposto resulta em uma melhor aproximação para os resultados experimentais em comparação com modelos da literatura. Por fim, a formulação proposta apresenta boa convergência dos resultados para a análise da trajetória de equilíbrio de estruturas treliçadas sob colapso progressivo considerando a não linearidade física e geométrica.

Neste trabalho foi desenvolvida uma formulação para análise de sólidos bidimensionais constituídos por multiregiões utilizando-se do método dos elementos de contorno para análise linear e não linear. Para o caso de análise linear foi estudado o caso de regiões constituídas por sub-regiões de diferentes características mecânicas, utilizando-se técnicas que inicialmente consideram a compatibilidade de deslocamentos e o equilíbrio de forças na interface entre as sub-regiões, antes de se escrever as equações de equilíbrio. Inicialmente foi feita uma formulação, chamada neste trabalho de formulação singular, onde leva-se em conta apenas os deslocamentos incógnitos na interface e, posteriormente, foi desenvolvida outra formulação denominada hipersingular, onde são preservadas na interface apenas as forças de superfície. Para inclusões muito esbeltas, foi utilizada a técnica da condensação de domínios, onde o domínio 2D foi condensado inicialmente em um domínio linear de fibra e posteriormente em viga. Foi utilizada a discretização de inclusões muito esbeltas com rigidez quase nula visando a simular o comportamento de uma região de fratura elástica. A formulação foi estendida para análise não linear. A técnica das tensões iniciais foi adotada para modelar o sólido com regiões danificadas. Foi adotada a degeneração de inclusões muito esbeltas, que obedecem as leis constitutivas não lineares da mecânica do dano, simulando a origem de uma região de fratura. Para se melhorar a precisão das integrais, foi adotada a integração analítica sobre todo contorno e também sobre o domínio. Foram testados vários exemplos para validar os modelos propostos.