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As estruturas, particularmente na engenharia civil, podem apresentar ruína quando atingem sua capacidade resistente ou quando perdem sua estabilidade, sendo, portanto atribuição básica do engenheiro de estruturas o estudo de ambas as situações. A instabilidade de uma estrutura pode surgir de dois modos, a saber: por ocorrência de uma bifurcação de equilíbrio ou por ocorrência de um ponto limite, também conhecido por snap-through, onde o aumento do carregamento provoca uma diminuição da rigidez da estrutura, até que esta se anula no ponto limite (REIS; CAMOTIM, 2012). Estruturas como arcos, treliças e calotas esféricas abatidas, presentes em grandes coberturas, são tipos de estruturas que podem apresentar esta instabilidade, em que há a passagem dinâmica da estrutura para uma configuração de equilíbrio afastada e estável, saltando para essa configuração pós-crítica envolvendo grandes deslocamentos e inversão da curvatura. Se, no entanto, o carregamento é dinâmico, como, por exemplo, harmônico, a resposta do sistema adquire uma grande riqueza de possíveis comportamentos, em função da amplitude e frequência desse carregamento. As respostas podem resultar vibrações periódicas de vários períodos diferentes, quase periódicas, caóticas etc. Este trabalho tem como objetivo fazer um estudo da estabilidade estática e dinâmica do problema da treliça simples de duas barras (treliça de Von Mises) e do arco abatido senoidal, de comportamento elástico linear, com o estabelecimento das equações de equilíbrio na configuração deformada, i.e., levando em conta a não linearidade geométrica. A avaliação da resposta, bem como a caracterização de sua estabilidade, se dará pela apresentação das cargas críticas de instabilidade do sistema perfeito, exibição do comportamento de pós-instabilidade e, com a integração numérica do modelo matemático, o estudo geométrico dado pelos planos de fase, mapas de Poincaré, diagramas de bifurcação e fronteira de estabilidade.

Um número significativo de pontes têm sido construídas na forma de grelhas de vigas pré-moldadas, sobre as quais apoiam-se pré-lajes com posterior concretagem de capa, finalizando a execução das lajes das mesmas. Esse processo construtivo tem sido largamente utilizado tendo em vista a racionalização da construção dispensando o uso de cimbramentos, abreviando consideravelmente os prazos de construção e consequentemente reduzindo os custos. Todavia no desenvolvimento do projeto, sabe-se que essas lajes são elementos altamente suscetíveis à fadiga e, tendo-se em vista a existência de concretagem em duas etapas (pré-laje e capa final) e concretos de idades diferentes, geram-se dúvidas obre o comportamento desta interface com relação às cargas dinâmicas atuantes no decorrer da vida útil da obra. A escassez de estudos ou pesquisas relacionadas a essa questão, levaram à realização do presente trabalho, de cunho experimental, e com o objetivo de se estudar o comportamento desses elementos submetidos às cargas de fadiga e as suas resistências finais no que se refere às cargas de ruptura antes e depois de fatigadas. Foram ensaiadas 9 lajes de concreto sendo 6 lajes com rugosidade normal (saliência dos agregados brita 1) e 3 com baixa rugosidade (alisamento com espátula de madeira). Não foram identificadas rupturas por fadiga e a resistência das lajes fatigadas se mantiveram, quando levadas a ruptura no final dos ensaios, no mesmo nível daquelas não fatigadas.

O escoamento ao redor de múltiplos cilindros é um problema encontrado em diversas aplicações tecnológicas como em colunas de plataformas offshore, chaminés industriais e edifícios. Ainda que seja bastante recorrente, é um problema bastante complexo devido ao surgimento do fenômeno de interferência. Tal fenômeno, provocado pela presença de dois ou mais corpos em proximidade, é regido pela variação de diversos parâmetros como a configuração geométrica, a quantidade de cilindros presentes no arranjo, o número de Reynolds e o ângulo de incidência do escoamento. Diversas pesquisas sobre o tema têm sido realizadas com o objetivo de melhor entender o problema. É nesse contexto que se insere o presente trabalho, com a perspectiva de contribuir para o desenvolvimento do assunto, focando no estudo do campo de escoamento ao redor de um agrupamento de quatro cilindros não alinhados, para dois diferentes ângulo de incidência, ? = 0° e 180°. A influência da proximidade entre os cilindros é investigada por meio de uma análise numérica baseada na fluidodinâmica computacional (CFD), em particular o método dos volumes finitos. As simulações têm caráter bidimensional, sendo o escoamento caracterizado pelo número de Reynolds (Re) igual a 200. As análises dos padrões de escoamento, bem como das forças fluidodinâmicas e do número de Strouhal mostram a relação entre a proximidade entre cilindros e o fenômeno de interferência sobre o escoamento.

Nesta tese, apresenta-se a análise numérica e experimental do comportamento dinâmico não linear de um pórtico excitado por uma fonte não ideal - um motor elétrico de corrente contínua desbalanceado - como exemplo dessa classe de problemas. Elabora-se um modelo matemático com quatro graus de liberdade: dois relacionados com o deslocamento horizontal e vertical do ponto de apoio da máquina e dois com os parâmetros de funcionamento do motor elétrico. Adota-se a formulação Lagrangeana para gerar as equações de movimento contendo termos não lineares até ordem cúbica. A solução numérica é obtida através do método de Runge-Kutta com passo adaptativo. Ensaios dinâmicos e estáticos foram realizados com o motor e com o sistema completo, com vistas a validar o modelo matemático. Um sistema de medição digital armazenou todos os dados obtidos em arquivos de fácil leitura pelos programas atualmente disponíveis. Filmagens de alta velocidade e fotografia estroboscópica registraram movimentos típicos relacionados com comportamentos não lineares. Os resultados numéricos e experimentais mostram boa correlação entre si, além de apresentarem alguns dos fenômenos associados ao se forçar uma estrutura a passar por uma de suas ressonâncias excitando-a com um dispositivo com potência limitada, como o efeito Sommerfeld. Outros fenômenos, devido ao comportamento geometricamente não linear da estrutura, são também detectados, tais como saturação modal e transferência de energia.

Em estruturas estaiadas de pontes e viadutos, a determinação das forças dos estais necessariamente está relacionada à ação direta dos carregamentos mais a interação com a deformabilidade do estaiamento, incluindo principalmente o sistema tabuleiro e mastro. Por outro lado, é necessário conhecer estas forças ao longo das fases de montagem, assim como sua adequada implantação na estrutura e a determinação de possíveis ajustes nas forças devido ao processo construtivo da ponte, garantindo assim que os esforços desejados sejam alcançados e a correta distribuição espacial das forças do estaiamento. O conhecimento das forças dos estais é de extrema importância no controle dos deslocamentos e esforços da estrutura em questão, tendo este trabalho foco no greide e nos esforços finais do tabuleiro da ponte estaiada. As forças podem ser obtidas a partir da solução de um problema fundamental que consiste na determinação de acréscimos de força nos estais, necessários para atingir ou controlar um vetor de deslocamentos, ou um vetor de momentos fletores. De maneira geral, no caso de pontes construídas com aduelas (balanços sucessivos), para cada aduela anexada os esforços e deslocamentos são alterados nas aduelas já executadas, e principalmente nos estais já montados. A montagem deve garantir o greide final do tabuleiro e o conjunto de esforços desejados, o que se consegue com uma criteriosa definição dos esforços de montagem dos cabos. No mais, em função da sequência construtiva e do programa de tensionamento dos estais estabelecido para a obra, pode se tornar necessária a aplicação de uma correção sequencial das forças dos estais para se chegar às forças finais previstas em projeto.Será apresentado neste trabalho o procedimento de controle do greide final e dos esforços do tabuleiro da ponte e o de montagem dos estais, sendo este último, dividido na definição das forças dos cabos ao longo da montagem, na implantação destas forças na estrutura e num procedimento de correção sequencial das forças dos estais a partir da determinação de forças de ajuste.

O dimensionamento de estruturas de aço à temperatura ambiente não precisa levar em conta os efeitos da fluência. Isso é devido ao pouco ou nenhum efeito sobre o desempenho das estruturas de aço nessas condições. No entanto, sob condições de incêndio, deformações por fluência podem ser severas à medida que a temperatura exceda 30% a 40% do ponto de fusão do material. A magnitude das deformações por fluência é fortemente influenciada pela temperatura, tensão e tempo. A literatura disponível sobre o desempenho de vigas de aço, biengastadas ou biapoiadas, em situação de incêndio, não aborda explicitamente as deformações por fluência durante os períodos de aquecimento e resfriamento do aço. Nesta Dissertação de Mestrado, o efeito das deformações por fluência em elementos de aço é investigado por meio de um extenso estudo sobre os modelos de fluência disponíveis, um Estado da Arte que aborda os últimos 100 anos de pesquisa sobre a fluência no aço e nos metais, e uma modelagem computacional de uma estrutura simples de aço estrutural, realizada com o auxílio da ferramenta computacional ANSYS. Na modelagem computacional, propriedades mecânicas do aço ASTM A572 Grau 50, dadas pelo Eurocode 3 parte 1-2 (2005) e Poh (2001), são comparadas e aplicadas junto à um modelo de fluência proposto por Zienkiewicz e Cormeau (1974), com base no \"implicit time-hardening\", fornecido pelo ANSYS. O modelo de elementos finitos é avaliado em regimes de aquecimentos de temperatura constante e variável, considerando a curva-padrão ISO-834 (2014) e curvas temperatura-tempo de incêndio natural ou compartimentado, segundo Li e Guo (2008) e Eurocode 1 parte 1-2 (2002). Concluiu-se que o modelo material do Eurocode 3 parte 1-2 (2005) não atinge um resultado representativo quando se considera a curva temperatura-tempo de incêndio natural. As deformações por fluência atingem um valor limite brevemente após o aço atingir a temperatura máxima quando exposto a um incêndio natural compartimentado, diferentemente do que ocorre com a aplicação da curva-padrão ISO-834 (2014), viabilizando então o uso do aço em situação de incêndio. E, o grau de ventilação, carga de incêndio, fator de massividade e o tipo de revestimento contra fogo impactam no comportamento da curva de fluência, demonstrando que a variável da temperatura é mais influente na fluência do que as variáveis do tempo e tensão.

Nesta dissertação, as alças de içamento de lajes pré-moldadas utilizadas em obras residenciais foram caracterizadas e ensaiadas à tração com o propósito de integrá-las ao sistema produtivo que conta com as lajes devidamente empilhadas no canteiro de obra e içadas ainda jovem até o pavimento. O centro de carga devido aos pontos de içamento deve coincidir com o baricentro da laje e o conjunto de pontos deve resistir aos esforços solicitantes, que no presente trabalho, destacam-se os momentos fletores máximos e punção em cada ponto. A segurança estrutural quanto à flexão foi avaliada pela resistência dos materiais, com base na flexão simples, e pela proposta de bielas e tirantes através da treliça 45º proposta por Morsch e que também foi utilizada para determinar a carga máxima a partir das tensões de tração na superfície cônica próxima ao ponto de içamento na tentativa de relacioná-la às cargas de punção calculadas por equações obtidas de normas, como ACI 318 e NBR 6118, e equação de resistência à carga de punção proposta por Muttoni em 2008.

Nos últimos anos, a utilização de pontes estaiadas tem evoluído rapidamente e novos conceitos estruturais têm surgido, como por exemplo: o desenvolvimento de seções flexíveis e esbeltas, o aumento do comprimento dos vãos e a aplicação de pontes estaiadas em múltiplos vãos. Torna-se necessário portanto uma compreensão profunda do comportamento estrutural desse sistema. No processo de projeto as decisões mais importantes são geralmente feitas nas fases iniciais quando a síntese predomina sobre a análise numérica, tornando fundamental o entendimento do comportamento físico da estrutura na fase de pré-dimensionamento. Na concepção de uma ponte estaiada inúmeras alternativas estruturais são possíveis, por exemplo: pode-se utilizar um ou dois planos de cabos em diferentes arranjos, mastros e tabuleiros com seções transversais diversas e diferentes tipos de vinculação externa. Para um dado problema, mais de uma solução pode ser viável, no entanto algumas delas propiciarão a maior eficiência, sob o ponto de vista de consumo de materiais, facilidades construtivas, prazo de execução e comportamento físico da estrutura. Neste trabalho foram analisadas diferentes concepções estruturais com o objetivo de fornecer subsídios para as decisões tomadas no início do projeto estrutural de uma ponte estaiada. Para tanto, a partir do entendimento preliminar do comportamento físico de diferentes sistemas, foram definidas alternativas estruturais para análise estática através de modelos de elementos finitos tridimensionais. A análise e a comparação dos resultados permitiram um aprofundamento daquele entendimento. Além disso, alguns aspectos relevantes no projeto de pontes estaiadas foram estudados, tais como: o pré-dimensionamento dos estais, a definição da força de protensão inicial dos mesmos, o estudo do problema de fadiga nos cabos e a elaboração de modelos simplificados para análise preliminar do comportamento do tabuleiro e da torre.

A norma brasileira ABNT NBR 14323:2013 apresenta um método para o dimensionamento de lajes mistas de aço e concreto em situação de incêndio. No entanto, esse procedimento não inclui o efeito do comportamento de membrana da laje. Usando a teoria de placas para grandes deslocamentos, esta pesquisa estabelece que as altas temperaturas podem induzir uma considerável ação de membrana de tração, auxiliando na segurança da laje em situação de incêndio. No desenvolvimento de uma ferramenta para o dimensionamento a partir do método analítico de lajes mistas em situação de incêndio, uma série de estudos foi desenvolvida para a análise do comportamento de membrana de tração a altas temperaturas. O método analítico mais conhecido é o método de Bailey. Comparações entre os métodos de Bailey e da ABNT NBR 14323:2013, e análises empregando os programas Vulcan e MACS+ foram realizadas. Neste trabalho, compararam-se resultados empregando o método de Bailey e do programa de computador MACS+, que teve por base o próprio método de Bailey. Como esperado, os resultados foram similares. Ainda, neste trabalho, realizaram-se alguns estudos numéricos empregando o método dos elementos finitos, por meio do programa de computador Vulcan e compararam-se resultados entre o método de Bailey e Vulcan. Uma investigação sobre possíveis simplificações da formulação da ABNT NBR 14323:2013 também foi realizada.

A dissertação formaliza as experiências do autor com o projeto estrutural de máquinas para pesquisa em fusão termonuclear controlada. Discutem-se inicialmente as potencialidades da fusão como fonte de energia limpa, capaz de suprir as necessidades energéticas mundiais a longo prazo. A seguir, descreve-se o projeto do tokamak ibr-e, desenvolvido conjuntamente pelos institutos de física da USP e da UNICAMP e pelo INPE. Identificam-se então os padrões de solicitações mecânicas e térmicas a que os tokamaks e outros tipos de máquinas para pesquisa em fusão ficam sujeitos, bem como os sistemas estruturais necessários para fazer frente a estas solicitações. Os conceitos são a seguir particularizados para o ibr-e, descrevendo-se suas características mecânicas e análises estruturais efetuadas para verificar a segurança dos seus principais componentes: as bobinas de campo toroidal e poloidal, a câmara de vácuo e as estruturas de suporte. A originalidade do ibr-e exigiu o desenvolvimento de algumas novidades tecnológicas, tais como as juntas tipo encaixe e os barramentos de alimentação das bobinas de campo toroidal, que são também descritas.

A tese formaliza as experiências do Autor com o projeto estrutural de máquinas para pesquisa em fusão termonuclear controlada. Inicialmente discutem-se as potencialidades da fusão como fonte de energia limpa, intrinsecamente segura e capaz de suprir as necessidades energéticas mundiais a longo prazo. Os passos já trilhados na rota para o reator a fusão são resenhados, e as questões em aberto são discutidas. Em seguida, trata-se do problema estrutural dos Tokamaks (tipo de máquina que deverá constituir o núcleo dos futuros reatores a fusão). Mostra-se como os padrões de carregamentos eletromagnéticos e térmicos peculiares aos Tokamaks definem os sistemas estruturais necessários e a topologia dos futuros reatores. Os conceitos gerais são então aplicados a problemas mecânicos e térmicos enfrentados pelo Autor em uma série de máquinas de pesquisa. Inicialmente, descrevem-se as principais características mecânicas do TBR-E (Brasil), as análises efetuadas para corroborar seu projeto estrutural e as inovações tecnológicas alcançadas. Em seguida, apresenta-se a análise térmica da primeira parede do RFX (Itália), por meio da qual verificou-se sua segurança mecânica e química. Finalmente, estudam-se componentes dos Tokamaks TST (EUA) e TBR-II (Brasil), caracterizados por apresentarem geometrias adversas do ponto de vista estrutural.

Um sistema de gestão de pontes, como um sistema auxiliar organizacional e de decisão, é constituído de um conjunto de atividades inter-relacionadas, voltadas para o registro e análise de todas as informações que possam contribuir para a redução do custo total das pontes, considerados todos os aspectos nele envolvidos, desde o planejamento, a execução e a manutenção às intercorrências das existências das mesmas. O trabalho apresenta a contextualização do problema, com uma retrospectiva histórica e considerações gerais sobre as principais preocupações embutidas na concepção de um sistema de gestão de pontes, e como elas são consideradas em alguns países do mundo. São apresentadas informações sobre a situação das pontes das rodovias federais brasileiras, a partir de dados obtidos junto ao DNIT Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes, ao IPR Instituto de Pesquisas Rodoviárias, à ANTT Agência Nacional de Transportes Terrestres, às empresas CONCEPA, CONCER, CRT, ECOSUL, NOVADUTRA e PONTE S.A, responsáveis pelas rodovias federais em regime de concessão, à CEL Engenharia S/C Ltda e à RECONCRET Recuperação e Construção Ltda, que constituem um cadastro com 5.619 pontes, com níveis de informação que variam da localização e das dimensões em planta à existência de resultados de inspeções, croquis, fotos e coordenadas geográficas. A análise desses dados proporciona um maior conhecimento sobre a realidade das pontes das rodovias federais brasileiras, fornece subsídios para o planejamento de um sistema de gestão de pontes mais compatível com essa realidade e direciona para a compreensão dos principais aspectos que norteiam as avaliações sobre o estado das pontes, a partir de modelos em elementos finitos, que consideram os efeitos dos veículos reais, da fissuração, da corrosão das armaduras e da fadiga sobre a capacidade resistente do concreto e da armadura.

Nesta pesquisa, estuda-se o fenômeno de localização de modos de vibração em estruturas moduladas quase periódicas de comportamento linear e não-linear. Em particular, contempla-se uma aplicação na Engenharia Civil, os painéis de placas periódicos com pequenas imperfeições fracamente acoplados entre si através de viga de grande rigidez, e principalmente submetidos à variação de forças de membrana introduzidas por meio da protensão, o que só pode ser levado em conta introduzindo a rigidez geométrica no modelo matemático. No caso de sistemas lineares, a presença de pequenas desordens nas características de rigidez ou massa de subsistemas fracamente acoplados pode causar confinamento espacial nas vibrações livres, conhecido como Localização de Modos, e pode inibir a propagação da resposta forçada. È o que tem sido mostrado na literatura técnica, em especial nas áreas de Engenharia Mecânica e Aeroespacial. Os efeitos de localização serão obtidos numa perspectiva modal. O programa de elementos finitos DYMPLATE implementado pelo autor para análise dinâmica não-linear de estruturas de placas, será utilizado para modelar estruturas periódicas (ordenadas) e quase periódicas (desordenadas). Os modelos são linearizados em torno de configurações deformadas de referência. O problema algébrico de autovalores é resolvido para obter as freqüências naturais e correspondentes modos de vibração. Estruturas planas constituídas por placas protendidas com módulos repetidos, pequenas imperfeições e diferentes condições de apoio e de carregamento, serão utilizadas na investigação numérica da influência de diversos fatores na Localização de Modos, em especial as forças de membrana.

Nesta tese discute-se a necessidade de se desenvolver novas ferramentas para auxiliar o projeto e análise de estruturas de cabos e membranas. Esse tipo de estrutura, essencialmente não linear, é geralmente analisada por meio do Método dos Elementos Finitos, combinado com o Método de Newton-Raphson, para a resolução do sistema de equações não lineares resultante. Porém, a ausência de um campo de tensão de tração sobre toda estrutura composta por elementos finitos de cabos e membranas pode gerar uma matriz de rigidez tangente indeterminada, levando à divergência da solução pelo Método de Newton-Raphson. O Método da Relaxação Dinâmica é uma alternativa interessante para resolver problemas não lineares complicados de equilíbrio estático, na qual o problema do equilíbrio estático é resolvido por uma análise dinâmica, com integração no tempo. A resposta transiente é fictícia e não tem significado físico, entretanto a parte estacionária é a solução do problema de equilíbrio estático. Nesta tese, apresenta-se uma contextualização histórica sobre o Método da Relaxação Dinâmica, apontando as contribuições mais relevantes já desenvolvidas por outros autores. Propõe-se um procedimento de sintonia da massa dos elementos, capaz de uniformizar as condições impostas ao incremento de tempo, para se obter estabilidade do processo de integração numérica. Implementam-se as formulações dos elementos finitos adotados, bem como um algoritmo de enrugamento para os elementos de membrana e diversas rotinas de pós-processamento, no programa de elementos finitos SATS (A System for the Analysis of Taut Structures), desenvolvido pelo autor desta tese, em colaboração com seu orientador. A implementação desenvolvida é aplicada a uma série de exemplos relativos ao projeto e análise de estruturas de cabos e membranas, permitindo verificar a eficiência dos procedimentos de amortecimento e cinético e de sintonia de massa propostos.

Com o avanço computacional, o Método dos Elementos Discretos (MED) tem se constituído uma ferramenta útil para o estudo de materiais granulares, oferecendo uma alternativa à abordagem (muitas vezes conveniente) de se idealizá-los como meios contínuos. Para que o método seja empregado e o material representado adequadamente, é necessário gerar previamente uma amostra de partículas, que de preferência respeite uma distribuição granulométrica dada e uma porosidade imposta. A maior parte dos métodos de geração de amostras disponíveis atualmente não considera a distribuição granulométrica, e os poucos que a consideram não proporcionam amostras com distribuição e porosidade que sejam satisfatórias para todos os tipos de granulometria possíveis. Diante disso, um dos objetivos deste trabalho foi desenvolver um método de geração de amostras de partículas com vistas à simulação computacional de materiais granulares por meio do MED, com a particularidade de que seja levada em consideração a curva de distribuição granulométrica e a porosidade do material de interesse. O método foi implementado no programa SGen, que está sendo desenvolvido no Laboratório de Mecânica Computacional do PEF/EPUSP. Sua validação foi realizada, observando-se excelente aderência entre os dados impostos e os resultados obtidos, com superioridade quando comparados a amostras geradas com métodos existentes e com programas comerciais de MED. O método considera partículas com formato esférico, objetivando eficiência computacional. Para que essas partículas tenham comportamento adequado em uma simulação com o MED, sem apresentar rotação indefinida em amostras estáticas, a consideração da resistência ao movimento rotacional é extremamente importante. Nesse sentido, outro objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo de resistência ao giro de torção relativa (ou twisting) combinado à resistência ao rolamento para contato entre partículas, e implementá-lo no programa de elementos discretos PSY (também em desenvolvimento no Laboratório de Mecânica Computacional do PEF/EPUSP). Observou-se um comportamento mecânico adequado e compatível com o encontrado nos modelos mais avançados da literatura.

As vigas de concreto armado sofrem deformações térmicas em situação de incêndio. Os comprimentos dos vãos se alongam resultando no deslocamento horizontal de seus respectivos apoios e elas passam a fletir de forma acentuada, o que gera a rotação nos mesmos. Se essas deformações forem impedidas pelas próprias condições de apoio da peça ou devido a elementos estruturais circundantes, por exemplo, esforços adicionais passarão a atuar nas vigas, modificando seu desempenho frente ao fogo. Estudos apontam que os efeitos desses esforços podem ser benéficos à resistência ao fogo (RF) das vigas aquecidas, contudo, nas poucas pesquisas voltadas à análise experimental dessa questão, as restrições foram admitidas apenas de forma isolada, i.e., ou as vigas estavam submetidas a restrições axiais ou a rotacionais. O efeito conjunto, mais representativo ao que ocorre na realidade, e a consideração de diferentes níveis de rigidezes impostos às deformações, foram avaliados em investigações numéricas sem dados experimentais apropriados para a validação dos resultados. Na presente Tese de Doutorado, avaliou-se experimentalmente o desempenho de vigas de concreto mediante a realização de ensaios de flexão em elementos em escala real e sob diferentes condições de apoio: sem restrições às deformações, com restrições apenas axiais e com restrições tanto axiais quanto rotacionais. Relativamente aos elementos restringidos, foram analisados dois níveis de rigidezes axial, 0,02 e 0,04EA/l, e rotacional, 1 e 2EI/l. Também houve ensaios de referência em vigas simplesmente apoiadas à temperatura ambiente para a verificação dos carregamentos e modos de ruptura. Os dados experimentais obtidos para diferentes esquemas estáticos de vigas motivaram a concepção de modelos numéricos que fossem representativos do comportamento dos mesmos. Com o auxílio do programa de computador DIANA, que tem base no método dos elementos finitos, foram criados modelos para as vigas ensaiadas à temperatura ambiente e ao fogo. Eles foram idealizados com a consideração de diversas propriedades características do comportamento não linear dos materiais e conduziram a boas correlações quando os seus resultados foram comparados aos obtidos em laboratório. A principal conclusão deste estudo numérico-experimental foi que a RF das vigas de concreto armado sempre aumentam quando admitido qualquer tipo de restrição (somente axial ou axial mais rotacional). Além disso, ao se fixar um valor para a restrição rotacional, as vigas com nível de restrição axial mais elevado apresentaram RF maiores do que aquelas com nível mais brando. O mesmo se verificou ao fixar a restrição axial e variar a rotacional. Vigas nos quais o efeito conjunto das restrições foi admitido conduziram a maiores RF do que aquelas apenas com restrição axial. Para a maior parte dos casos estudados, os aumentos das RF se mostraram significativos quando confrontados às vigas sem restrições. Assim, confirmou-se que os métodos simplificados normatizados que não consideram os efeitos provenientes das mesmas no dimensionamento para a situação de incêndio das vigas de concreto armado estão a favor da segurança. Os resultados numérico-experimentais aqui apresentados podem auxiliar na concepção de ferramentas alternativas para a consideração dos efeitos das restrições em projeto.

Um projeto portuário adequado deve garantir a segurança dos navios atracados e a eficiência das atividades de carga e descarga. Para isso, é preciso boa combinação entre condições de abrigo (natural ou artificial), e sistemas de amarração e defensas. Em geral, os problemas mais sérios de atracação estão relacionados a efeitos de ressonância. Nesse contexto, as obras de abrigo são pouco eficazes porque elas não alteram significativamente os períodos dos fenômenos hidrodinâmicos, e a restrição dos movimentos dos navios atracados depende principalmente dos sistemas de linhas de amarração e de defensas. Analisar um sistema de amarrações e defensas implica estudar a dinâmica do sistema de um navio atracado (navio/amarração/defensas), as ações aplicadas (principalmente as ações ambientais), e as características dos componentes desse sistema. Propõe-se, dessa forma, um estudo para elaboração de modelos que ajudem na compreensão do comportamento dinâmico desse sistema e uma comparação dos resultados obtidos nos modelos com as exigências de documentos técnicos. Partido de análises de modelos estáticos simples até a introdução de não linearidades geométricas e de perda de contato, esta dissertação discute, inicialmente, métodos convencionais de obtenção de esforços de amarração. Em seguida, o sistema é avaliado por meio de modelos dinâmicos que permitem uma compreensão maior sobre o comportamento de um navio amarrado.

Este trabalho tem a finalidade de estudar a influência da parede de concreto na análise de estabilidade de contenções atirantadas bem como discutir sobre segurança nestas análises. Para isto foram elaborados modelos em estado plano de deformação por meio do método dos elementos finitos, MEF, para análise. A parede de concreto foi modelada com variações de rigidez e modelos reológico, com o fim de se entender sua influência no fator de segurança. Por fim foi realizado um breve estudo sobre a utilização dos métodos estatísticos na análise de estabilidade de contenções.

As pontes rodoviárias, por receberem um carregamento variável proveniente do tráfego de veículos, são suscetíveis à fadiga. O nível de segurança à fadiga das normas brasileiras, porém, ainda é desconhecido, especialmente em relação aos projetos com longarinas protendidas. Este trabalho avalia o nível de segurança à fadiga que as normas brasileiras de projeto proporcionam em relação às longarinas de pontes rodoviárias de concreto, utilizando dados de pesagem em movimento (weigh-in-motion - WIM) de uma importante rodovia federal brasileira, a BR-381 (Rodovia Fernão Dias). Na primeira etapa do trabalho, avaliam-se as solicitações do trem-tipo vigente em relação às do tráfego e desenvolve-se um modelo de carga móvel de fadiga compatível com a abordagem de vida útil ilimitada à fadiga. Para tanto, consideram-se estruturas típicas, de seções com múltiplas vigas e celular, nas quais as razões entre as solicitações do tráfego e da carga móvel (fatores de viés) são determinadas para vãos biapoiados e contínuos em termos de momento fletor e força cortante. Verifica-se que o trem-tipo atual não apresenta uniformidade nos vieses e pode não estar em consonância com a abordagem de vida útil ilimitada à fadiga. O modelo proposto, por outro lado, apresenta fatores de viés mais uniformes e condiz melhor com a abordagem de vida útil ilimitada à fadiga. Na segunda etapa do trabalho, consideram-se diversas concepções de pontes e se avaliam a vida útil e os índices de confiabilidade, em relação à fadiga, das armaduras de longarinas em concreto armado e protendido, com base no tráfego obtido da estação WIM. Para tanto, utiliza-se o método do dano linear acumulado, também conhecido como regra de PalmgrenMiner, em que a análise de confiabilidade é realizada para a vida útil de projeto. Verifica-se que o dimensionamento das armaduras longitudinais (ativa e passiva) e transversais, de acordo com as normas brasileiras, assegura estimativas de vida útil e índices de confiabilidade, à fadiga, além dos valores recomendados na literatura. Assim, apesar de o trem-tipo brasileiro não ser compatível com a abordagem de vida útil ilimitada à fadiga, os critérios de dimensionamento das normas brasileiras, que incluem os coeficientes parciais de segurança e a tensão limite para a verificação de fadiga, garantem níveis de segurança à fadiga satisfatórios. No caso de longarinas protendidas, a variação de tensão limite de projeto para a verificação de fadiga dos estribos poderia inclusive ser aumentada.

As vibrações induzidas pela emissão de vórtices (VIV) representam um problema de interação fluido-estrutura presente em diversas áreas da engenharia. Em particular, na engenharia oceânica, esse fenômeno é um tópico importante na análise de risers. Diante do seu impacto na vida útil das estruturas por questões de fadiga estrutural, a supressão desse fenômeno ressonante tem demandado diversos esforços de pesquisa. Uma maneira de reduzir as oscilações estruturais causadas pelo VIV é através do supressor passivo denominado absorvedor não linear de vibração (NVA). Esta pesquisa visa investigar numericamente a eficácia de uma classe de NVA na mitigação do VIV em cilindros rígidos montados em apoios elásticos com um e dois graus de liberdade. A força hidrodinâmica é considerada por meio de modelos fenomenológicos. As equações de movimento desenvolvidas são numericamente integradas com o intuito de analisar a influência dos parâmetros de massa, raio e amortecimento do supressor na resposta do cilindro. As curvas de amplitude de resposta como funções da velocidade reduzida representam a principal contribuição deste trabalho. De forma complementar, o comportamento do sistema ao longo da faixa de velocidades reduzidas característica do lock-in é explorado por meio das séries temporais do cilindro e do NVA. Para quantificar a eficiência do NVA, um critério de supressão baseado na amplitude de oscilação do cilindro é avaliado em função da velocidade reduzida e na forma de mapas de cores definidos em um espaço de parâmetros de controle para velocidades reduzidas específicas. Com base no estudo paramétrico feito, é possível verificar que o parâmetro de massa do NVA é o mais influente na supressão do VIV. Em geral, a supressão é maior no sistema em que o cilindro oscila apenas na direção transversal ao escoamento. Na condição em que o cilindro oscila nas duas direções do plano horizontal, constata-se que o NVA rotativo pode levar a uma amplificação da oscilação na direção do escoamento.