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

Neste trabalho apresenta-se a formulação do problema de múltiplas fissuras baseada numa abordagem de superposição utilizada pelo Método da Partição (Splitting Method). Um dos objetivos principais deste trabalho refere-se à aferição da capacidade deste método na obtenção de fatores de intensidade de tensão, tendo em vista o seu desenvolvimento recente e a ausência de outras fontes de pesquisa além daquelas oriundas dos seus próprios autores. Segundo a abordagem do Método da Partição, os fatores de intensidade de tensão finais de uma estrutura podem ser encontrados a partir da sobreposição de três subproblemas. Deste modo, o problema é resolvido mediante imposição de que nas faces das fissuras as tensões que resultam da sobreposição sejam nulas. Sendo assim, apresenta-se a formulação do Método da Partição para uma ou mais fissuras e diversas análises numéricas que contemplam interação entre fissuras submetidas aos modos I e II de abertura. Outra etapa do trabalho refere-se à aplicação do Método dos Elementos Finitos Generalizados (MEFG) num dos subproblemas, dito local, ao invés do emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF), que em sua forma convencional pode requerer um refinamento excessivo da malha, particularmente junto à ponta da fissura, aumentando o custo computacional da análise. Exemplos de simulação numérica são apresentados no sentido de comprovar que a utilização do MEFG viabiliza a obtenção de resultados com boa aproximação mesmo com malhas pouco refinadas, reduzindo significativamente o custo computacional de toda a análise. Além disto, é apresentada a formulação do Método da Partição para casos que contemplam também fissuras internas, uma vez que a formulação atual admite somente fissuras de borda.

Esta pesquisa objetiva avaliar o emprego de agregados graúdos reciclados (produzidos a partir do entulho de construção e demolição) e o emprego do látex estireno-butadieno (polímero sintético) nas propriedades de concretos estruturais de média resistência. Todos os estudos são conduzidos comparando-se as propriedades de concretos com agregados naturais sem adição de látex, e de concretos com agregados graúdos reciclados com e sem adição de látex. Na primeira fase da pesquisa, são avaliadas propriedades físicas e mecânicas destes concretos. São analisados três traços (com diferentes consumos de cimento) modificados com quatro percentagens de látex e submetidos a quatro formas de cura. Os resultados da primeira fase formam a base para a segunda fase da pesquisa, na qual apenas um dos traços contendo uma determinada porcentagem de látex e sob uma única forma de cura é submetido a ensaios em célula de corrosão acelerada e aderência aço-concreto. Como resultado principal, tem-se que o emprego conjunto de agregados graúdos reciclados e látex estireno-butadieno fornece concretos com resistência mecânica equivalente aos concretos contendo agregados naturais e com desempenho em ambientes agressivos e aderência aço-concreto também semelhantes. Conclui-se, portanto, pela viabilidade do emprego destes concretos como concreto estrutural armado no que tange às propriedades avaliadas.

Neste trabalho são realizadas análises estruturais de edifícios de paredes de concreto moldadas no local e de alvenaria estrutural considerando a interação solo-estrutura e a sequência construtiva. Com solução de fundação em estacas pré-moldadas, cada edifício piloto com 45 metros de altura, formado por 15 pavimentos de parede com pé-direito de 2,80m, apoiado sobre um pilotis de concreto armado de 3 metros de altura é modelado com base em 4 metodologias de análise: (i) O AI_AF, modelo clássico de referência, que admite apoios indeslocáveis e ações instantâneas; (ii) O AE_AF, modelo que inclui as ações evolutivas, incorporando o aumento gradativo de carregamento e rigidez; (iii) O AI_ISE, modelo que incorpora a interação com o solo a partir da aplicação instantânea de ações e (iv) o AE_ISE, modelo mais refinado, que considera a interação com o solo no tempo de construção. As paredes são modeladas em elementos finitos de casca, os pilares de concreto, vigas de transição, estacas e blocos em elementos finitos de barra e o maciço de solo em elementos finitos sólidos isoparamétricos, com o auxílio do software comercial DIANA®. O trabalho evidencia que o modelo clássico de referência, que desconsidera a interação com o solo, não alerta para a necessidade de aumentar a ductilidade das paredes dos pavimentos iniciais em ambos os sistemas construtivos.

Usualmente, em situações práticas de projeto de lajes mistas, procura-se uniformizar ao máximo a espessura das fôrmas de aço, normalmente por razões econômicas (produção em larga escala). Entretanto, em alguns casos, há a necessidade de se especificarem algumas fôrmas com maior espessura, solução essa pouco competitiva no mercado brasileiro. Uma alternativa economicamente interessante em relação ao aumento de espessura é a inserção de armadura adicional, mantendo-se assim a espessura padrão (em geral 0,80 mm) e obtendo-se aumento da área de aço por meio de vergalhões. No entanto, por se tratar de uma solução inusual, o comportamento estrutural das lajes mistas com armadura adicional e seus critérios e diretrizes de dimensionamento não são previstos em normas e manuais técnicos: a ABNT NBR 8800 (2008, p. 226) e o Eurocode 4 (2004, p. 104) mencionam que, caso haja armadura para resistir ao momento fletor positivo, a formulação apresentada deverá ser adequadamente ajustada, mas não apresentam os respectivos critérios e equacionamentos. O ANSI/ASCE 3-91 (1992), o CSSBI S2-2008 (2008) e o ANSI/SDI C-2011 (2011) não mencionam a possibilidade de armadura adicional. Diante desse cenário, investigou-se o comportamento estrutural de lajes mistas com vergalhões e, por meio de uma extensão matemática das formulações já existentes para o caso sem armadura, foram propostos critérios de dimensionamento para os estados-limites últimos (momento fletor e cisalhamento longitudinal) e de serviço (deslocamento vertical). Foram realizados ensaios de flexão em doze protótipos de lajes mistas de dimensões usuais, sendo oito sem barras adicionais e quatro com, variando-se as dimensões (altura e vão, conforme Eurocode 4 (2004)) e com quatro taxas de armadura. A partir desses resultados, pôde-se analisar o comportamento estrutural dos protótipos com armadura adicional, os quais apresentaram ductilidade e capacidade consideravelmente maiores que as correspondentes lajes sem as barras. Por fim, também foram validadas as formulações referentes ao cisalhamento longitudinal (extensões do Método m-k e do Método da Interação Parcial) e ao deslocamento vertical, para os casos mais usuais.

O principal objetivo deste trabalho é estudar as singularidades e hipersingularidades existentes nas formulações: singular - clássica - e hipersingular no Método dos Elementos de Contorno (MEC). Também é proposto um esquema residual h-adaptativo para a solução numérica do problema físico governado pela equação de Laplace. Usa-se malha poligonal, juntamente, com funções de interpolação - distribuição - de forma, dos tipos: constantes e lineares. Para controlar o erro a posteriori, é considerado o valor do resíduo, fora dos pontos de colocação. Também é testada uma técnica de quadratura numérica chamada adaptativa, específica para subelementos, no sentido de verificar se a precisão no cálculo das integrais com singularidades é melhorada. O uso de funções hierárquicas é discutido na forma de um algoritmo para atualização da matriz principal do sistema linear.

O principal objetivo deste trabalho é realizar a análise estrutural de edifícios de andares múltiplos que apresentam núcleos resistentes, considerando a deformação pelo esforço cortante nos mesmos, bem como nos pilares. Para atingir esse objetivo, será preciso que o comportamento à flexão dos elementos verticais de contraventamento passe a ser regido pela teoria de barras de Timoshenko e não mais pela de Euler-Bernoulli. Foram então desenvolvidos algoritmos que, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF), permitem calcular os fatores de forma de quaisquer seções transversais abertas de paredes delgadas pertencentes a núcleos estruturais, bem como a distribuição da tensão de cisalhamento na seção transversa em função do esforço cortante atuante. As alterações acima descritas foram feitas em um programa de análise de edifícios denominado CEASO 01, de autoria de MATIAS JR (1997). Embora esse programa realize análise não-linear geométrica, a consideração da deformação por cortante só foi implementada na análise linear. Apresentam-se, ao final, exemplos numéricos que permitem avaliar a influência da deformação pelo esforço cortante sobre os deslocamentos e esforços de núcleos resistentes e pilares.

Coberturas em casca de concreto apresentam bom desempenho estrutural, desde que a forma de sua superfície média seja adequada para resistir predominantemente com esforços de membrana ao carregamento atuante. Atualmente, é possível utilizar-se métodos numéricos para determinar a forma mais adequada de uma casca para carregamentos de naturezas diversas e várias condições de apoio, projetando-se cascas com forma livre. Uma das grandes dificuldades para aplicação dessas estruturas consiste em compatibilizar um processo executivo adequado para moldagem de formas livres, que têm características geométricas muito complexas. A utilização de processo executivo de construção tipo sanduíche, com concreto ou argamassa projetados, é vista neste trabalho como uma alternativa para a viabilização dessas estruturas. Propõe-se definir procedimentos para o projeto de cascas com forma livre, utilizando-se recursos computacionais para definição da forma e análise da estrutura, e um método construtivo adequado a esse tipo de estrutura. Apresentam-se os resultados de geração de formas livres com métodos numéricos disponíveis, bem como parâmetros que podem auxiliar na aplicação dessas formas livres em projetos de coberturas em casca, baseados em resultados numéricos de análise dessas estruturas. São descritas as experiências de execução de dois protótipos de cobertura em casca, com aplicação de argamassa em núcleo de material leve, posicionado entre telas de aço moldadas na forma de membranas pênseis invertidas. Apresentam-se os resultados obtidos em prova de carga de um dos protótipos executados, bem como comparações desses resultados com os obtidos em modelos numéricos, comprovando-se o bom desempenho da estrutura, mesmo sendo a seção formada por duas faces finas sem conexão rígida. Acredita-se que o procedimento executivo proposto para moldagem de cascas com forma livre pode, com pequenas melhorias, ser utilizado na execução de estruturas semelhantes, mesmo com dimensões maiores, compondo-se, dessa maneira, um processo tecnológico viável.

Como ponto de partida para a formulação da teoria termodinamicamente consistente da fratura, parte-se das cinco equações globais do balanço termomecânico (massa, momentum linear, momentum angular, energia e entropia), aplicadas ao caso de um sólido dentro do qual superfícies internas regulares podem evoluir, continuamente, com o processo de deformação, simulando fissuras. Faz-se a passagem das equações globais às correspondentes equações locais de balanço, inclusive nos pontos das superfícies de avanço das fissuras, e chega-se ao critério termodinâmico geral de fratura. Fazendo-se uso da noção de energia livre de Helmholtz, particulariza-se o critério para o caso isotérmico. Na seqüência, contando-se com o auxílio da Análise de Sensibilidade à variação de forma, da Otimização Estrutural, aplicada ao caso da fratura, obtém-se o parâmetro termodinâmico de fratura, válido para uma parte arbitrária do sólido contendo uma fissura. Assim, o problema fica reduzido à obtenção do valor de uma integral sobre a fronteira da parte do sólido considerada. O Método dos Elementos de Contorno é utilizado para a obtenção de resultados aproximados desse parâmetro, que é alternativo à integral J de Rice. Conclui-se, com uma proposta de experimento de laboratório, acoplado a um experimento numérico, para o caso de um problema bidimensional. A partir da comparação entre resultados do experimento de laboratório e do correspondente experimento numérico, sugere-se que será possível a calibração de parâmetros associados ao comportamento não linear do material nas proximidades da extremidade de uma fissura.

O Método dos Elementos Finitos quando aplicado à análise de estruturas, em sua forma usual, conduz a sistemas de equações que, no caso não-linear, exigem algoritmos iterativos que realizam, em essência, uma linearização a cada passo de carga. Por outro lado, o Método da Energia formula o problema de análise estrutural na forma de uma minimização, podendo apresentar restrições sobre a função deslocamento, por exemplo. Nesse caso, os algoritmos de programação matemática proporcionam a maneira mais consistente para a obtenção da solução. O presente trabalho de mestrado trata, essencialmente, da aplicação das técnicas de otimização como ferramenta para a análise do comportamento não-linear de estruturas, que pode ser decorrente de condições de vinculação. Os problemas estruturais são formulados via Método da Energia, que resulta na minimização de funções quadráticas sujeitas a um conjunto de restrições. São discutidos os métodos do tipo Gradiente, Newton e Quase-Newton, com a descrição dos seus algoritmos básicos e apresentação da regra de busca unidimensional adotada (Regra de Armijo ou Exata). Devido ao fato do Método de Newton ter apresentado uma melhor convergência em relação aos demais algoritmos estudados, optou-se por combiná-lo com uma estratégia de conjuntos ativos para o caso de minimização com variáveis canalizadas.

O objetivo da pesquisa foi obter subsídios para o projeto de pilares de concreto de alta resistência, submetidos à compressão simples, com concreto de resistência média de 60 MPa. Este projeto faz parte de um plano mais amplo onde já se têm resultados experimentais que traduzem o comportamento de pilares moldados com concreto de resistência média à compressão de 80 MPa. Nestes constatou-se a participação isolada do núcleo de concreto definido pelo eixo da armadura transversal como seção resistente dos pilares. Na etapa experimental foram ensaiados pilares com seções transversais quadradas de 200 mm x 200 mm e retangulares de 150 mm x 300 mm. As alturas dos pilares correspondem a seis vezes a menor dimensão da seção transversal, portanto, 1200 mm e 900 mm, respectivamente. Nos modelos de seção quadrada, o valor médio das relações entre as forças últimas experimentais e as forças últimas teóricas, considerando a seção total de concreto, resultou igual a 0,82, indicando que a seção resistente não é a seção total. Por outro lado, a média das relações entre as forças últimas experimentais e as forças últimas teóricas, considerando apenas a área do núcleo limitada pelo eixo dos estribos, resultou igual a 1,21, o que mostra que a seção resistente pode ser considerada, no Estado Limite Último, como a seção do núcleo.

Neste trabalho, é desenvolvido um programa de computador para a análise estática e tridimensional de problemas de interação solo-estrutura. O programa permite considerar várias camadas de solo, cada qual com características físicas diferentes. Sobre este solo, o qual pode conter estacas, podem ser apoiados diversos tipos de estruturas, tais como placas e até um edifício. Todos os materiais considerados são homogêneos, isotrópicos, elásticos e lineares. O solo tridimensional é modelado com o método dos elementos de contorno (MEC), empregando as soluções fundamentais de Kelvin e uma técnica alternativa na consideração do maciço não-homogêneo. Esta técnica, que é uma contribuição original deste trabalho, é baseada no relacionamento das soluções fundamentais de deslocamento dos diferentes domínios, permitindo que sejam analisados como um único sólido sem a necessidade de equações de equilíbrio e compatibilidade. Isso reduz o sistema de equações final e melhora a precisão dos resultados, conforme comprovado nos exemplos apresentados. Para reduzir o custo computacional sem prejudicar a precisão dos resultados, é utilizada uma malha de elementos de contorno infinitos (ECI) nas bordas da malha de ECs para modelar o comportamento das variáveis de campo em longas distâncias. A formulação do ECI mapeado utilizado é outra contribuição original deste trabalho, sendo baseado em um EC triangular. É demonstrado por meio de exemplos que tal formulação é eficiente para a redução de malha, contribuindo de forma significativa na redução do custo computacional. Todas as estruturas que interagem com o solo, incluindo as de fundação, são simuladas empregando o método dos elementos finitos (MEF). Cada estaca é modelada como uma linha de carga empregando um único elemento finito com 14 parâmetros nodais, o qual utiliza funções de forma do quarto grau para aproximar os deslocamentos horizontais, do terceiro grau para as forças horizontais e deslocamentos verticais, do segundo grau para as forças cisalhantes verticais e constantes para as reações da base. Este elemento é empregado em outros trabalhos, no entanto os autores utilizam as soluções fundamentais de Mindlin na consideração da presença da estaca no solo. Desta forma, a formulação desenvolvida neste trabalho com as soluções fundamentais de Kelvin pode ser considerada mais uma contribuição original. No edifício, que pode incluir um radier como estrutura de fundação, são utilizados dois tipos de EFs. Os pilares e vigas são simulados com elementos de barra, os quais possuem dois nós e seis graus de liberdade por nó. As lajes e o radier são modelados empregando elementos planos, triangulares e com três nós. Nestes EFs triangulares são superpostos efeitos de membrana e flexão, totalizando também seis graus de liberdade por nó. O acoplamento MEC/MEF é feito transformando as cargas de superfície do MEC em carregamentos nodais reativos no MEF. Além de exemplos específicos nos Capítulos teóricos, um Capítulo inteiro é dedicado a demonstrar a abrangência e precisão da formulação desenvolvida, comparando-a com resultados de outros autores.

A avaliação do estado das estruturas é um tema de pesquisa muito importante para diversos campos da engenharia e, por isso, estão sendo desenvolvidas metodologias que permitem detectar dano em uma estrutura. O presente trabalho tem como objetivo verificar a aplicabilidade dos algoritmos genéticos (AG) na detecção de dano a partir das mudanças ocorridas, entre as condições com e sem dano, dos parâmetros dinâmicos da estrutura. Três tipos de AGs (binário, real e redundante implícita) são implementados com a finalidade de comparação do desempenho. Os parâmetros dinâmicos da estrutura, sadia e danificada, são determinados a partir do modelo de elementos finitos da estrutura. Medições incompletas e ruidosas foram consideradas visando simular as características da informação obtida por meio de um ensaio dinâmico real. Os AGs implementados são aplicados em estruturas de tipo viga, treliça e pórtico sob diferentes cenários de dano. Resultados mostram o bom desempenho dos AGs para detectar dano em uma estrutura.

O objetivo deste trabalho é apresentar uma metodologia que possibilita a obtenção de uma linha de concretos auto-adensáveis de alta resistência, econômicos e com reduzido impacto ambiental quando comparados com os concretos correntes. Para atingir estes resultados foram estabelecidos critérios de dosagem e de produção visando à sinergia entre os materiais constituintes do concreto. Foram pesquisados métodos de empacotamento dos agregados e adições minerais, estudada a interação entre o aditivo superplastificante e os materiais cimentícios e a incorporação de fibras de lã-de-rocha ou poliamida. Os concretos com matriz densa sob efeito de temperaturas elevadas tendem a sofrer lascamentos explosivos. Diante disso foi verificado o comportamento de corpos de prova e os resultados indicaram a importância da adição da fibra de poliamida nessa condição, onde o concreto resistiu a uma temperatura de 400ºC. Ensaios de resistência à abrasão indicaram que a fibra de lã-de-rocha melhora essa propriedade do concreto e, como esperado, essa adição não inibe o lascamento explosivo do concreto. Também foram determinadas as propriedades mecânicas dos concretos e concluiu-se que é possível o emprego de um concreto estrutural auto-adensável com consumo de cimento Portland da ordem de 325 kg/\'M POT.3\', fc7 = 53 MPa, fc28 = 71 MPa e Ec28 = 43 GPa. Devido à ação das adições minerais, estes concretos atingiram uma grande reserva de resistência à compressão após a idade de referência de 28 dias, obtendo-se 89 MPa aos 131 dias de idade. A densificação da pasta hidratada, a melhoria da zona de interface desta com os agregados, além da fissuração reduzida decorrente do baixo consumo de cimento e da adição de fibras indicam que este material tem desempenho superior ao prescrito pela NBR 6118 para as diversas classes de agressividade ambiental e de resistência.

Na análise de estruturas é comum a consideração da concentricidade entre vigas e placas. Estudos numéricos em pavimentos de laje nervurada, onde os espaçamentos das vigas são pequenos, mostram que a consideração da excentricidade entre placa e a viga resultam em redução dos deslocamentos na estrutura, entretanto não existem estudos sobre a influência da excentricidade em pavimentos com poucas vigas. Este trabalho apresenta a análise numérica de pavimentos com dimensões usuais considerando ou não a excentricidade com o objetivo de verificar a influência da excentricidade no comportamento da estrutura. As análises mostraram diferenças de deslocamentos e tensões nas estruturas estudadas. O efeito de excentricidade pode ser incluído através da modificação da matriz de rigidez do elemento finito de viga. Todos os pavimentos foram analisados com o software ANSYS com elementos de placa e viga que representassem os modelos do trabalho.

O conceito de tabuleiros laminados de madeira protendidos transversalmente foi usado inicialmente no Canadá na década de 70. Desde então, foi largamente utilizado em um número crescente de países. No Brasil, esse sistema foi utilizado pela primeira vez com a construção da ponte sobre o rio Monjolinho, na região metropolitana de São Carlos, estado de São Paulo. A importância deste sistema estrutural requer um maior conhecimento de sua segurança estrutural. Assim, este trabalho teve como objetivo estudar a confiabilidade estrutural de pontes protendidas de madeira, com enfoque na resistência da estrutura à flexão transversal. As pontes foram dimensionadas através de três métodos, o de Ritter, Eurocode e OTB, sendo os dois primeiros conhecidos na literatura e o último baseado na solicitação encontrada através de um software de análise de placas ortotrópicas, OTB. Para obter índices de confiabilidade foi utilizado o método FORM, e o método de Monte Carlo para simular a utilização das fórmulas de obtenção de resistências características sugeridas na NBR 7190:1997 e DIN 68364. Os resultados indicaram que o sistema estrutural é confiável dentro do modo de falha estudado.

Este trabalho trata de fissura, uma das principais patologias que podem ocorrer em edifícios residenciais em alvenaria estrutural, visando identificar os locais onde elas aparecem com mais frequência, para assim procurar formas de evitá-las. Inicialmente foram realizadas visitas a vários edifícios em alvenaria estrutural de forma a levantar as principais fissuras encontradas nesse tipo de estrutura. Identificou-se que as fissuras são mais frequentes nos contornos de aberturas, diante disse foi realizado um estudo teórico, com a utilização de um programa computacional, para se determinar algumas das principais causas prováveis dessas patologias através de modelos numéricos adequados. Finalmente, foram analisadas algumas das soluções para as patologias encontradas, tentando sugerir as melhores soluções para cada caso.

Entre os diversos elementos estruturais, um que apresenta certas carências de conhecimento é o bloco de fundação. Os poucos estudos referentes a este elemento se limitam ao caso de blocos com força centrada e blocos sem elementos de ligação. Assim este trabalho tem como objetivo esclarecer algumas dúvidas a respeito do comportamento de blocos de fundação sobre quatro estacas, com cálice parcialmente embutido e solicitado por momentos nas duas direções. Estudou-se por meio de análise numérica não linear o comportamento de dois blocos que fazem parte de edifícios industriais e comerciais tomados como modelos. Para verificar a representatividade do modelo numérico adotado, foi simulado um bloco sobre quatro estacas submetido à força centrada e dois modelos de colarinho, um com ligação rugosa e outro com ligação lisa; os resultados da análise numérica foram comparados com resultados experimentais obtidos por outros pesquisadores. As variações realizadas nos dois modelos foram relacionadas às armaduras adotadas e ao tipo de ligação entre pilar e colarinho. A análise dos resultados teve como norteadoras a verificação da força última, as tensões no concreto e nas barras de aço, a fissuração e as reações nas estacas. Os resultados indicaram que para o caso de ligação rugosa, ocorreu a formação de bielas que se formam a partir do topo do colarinho. Entretanto o modelo espacial e o método das bielas não descrevem com precisão o seu comportamento, pois há uma tendência das bielas se formarem com grandes ângulos de inclinações e, assim, as forças são transmitidas diretamente para as estacas. Já para o caso de ligação lisa, observou-se que a transferência das ações atuantes no pilar para o bloco ocorre por meio da força de atrito das paredes do pilar com o colarinho e principalmente pelo contato da base do pilar com o bloco.

Em geral, as formulações disponíveis na literatura para a análise de cascas laminadas reforçadas com fibras substituem o meio original heterogêneo por um homogêneo equivalente, que dificulta a identificação das tensões fibra-matriz, ou requerem que a malha de elementos finitos seja disposta de modo que os nós dos elementos finitos de fibra coincidam com os nós dos elementos finitos de casca, que é uma exigência bastante restritiva e que aumenta o número de graus de liberdade do sistema de equações resultante. Neste sentido, o objetivo geral desta tese consiste em desenvolver uma formulação para a inclusão de fibras longas e curtas aleatórias nas diversas lâminas de cascas laminadas anisotrópicas com não linearidade geométrica utilizando o método dos elementos finitos sem aumentar o número de graus de liberdade do sistema de equações resultante e sem a necessidade de coincidência de nós na discretização das fibras e da matriz. Nesta formulação, o elemento finito triangular de casca laminada utilizado para discretizar a matriz possui dez nós e sete graus de liberdade por nó, sendo três translações, três componentes do vetor generalizado e a taxa de variação linear da deformação ao longo da espessura. As fibras curvas, curtas aleatórias ou longas, são introduzidas, em qualquer camada do laminado, por meio de relações cinemáticas que garantem sua aderência à matriz sem a introdução de novos graus de liberdade no sistema de equações resultante. Para discretizá-las são utilizados elementos finitos unidimensionais de ordem qualquer com três graus de liberdade por nó e que consideram consistentemente a não linearidade geométrica. Todas as grandezas envolvidas são escritas em relação à configuração inicial do corpo, caracterizando a descrição Lagrangeana total ou material do movimento. Para modelar o comportamento do material adota-se a Lei Constitutiva de Saint-Venant-Kirchhoff que relaciona de forma linear o tensor de tensões de Piolla-Kirchhoff de segunda espécie e o tensor de deformações de Green-Lagrange. O equilíbrio é encontrado a partir do Princípio da Mínima Energia Potencial Total e o sistema não linear de equações resultante é resolvido utilizando-se o procedimento iterativo de Newton-Raphson. As ações externas podem ser introduzidas ao sistema de forma total ou incremental e a contribuição das fibras para a energia do sistema é adicionada na matriz global do problema. Os exemplos numéricos testados validam e demonstram as potencialidades da formulação proposta.

Esta dissertação tem como objetivo principal o desenvolvimento de uma formulação, via método dos elementos finitos (MEF), para a identificação e solução do impacto não linear bidimensional entre estruturas anelares reticuladas e anteparo rígido fixo. O comportamento dinâmico não linear geométrico é feito por meio de uma formulação posicional classificada como Lagrangiana total com cinemática exata. Utiliza-se o integrador temporal de Newmark modificado para descrever o comportamento dinâmico, de forma a garantir a estabilidade na análise do impacto. Desenvolveu-se um algoritmo de identificação da ocorrência do impacto, utilizando-se segmentos auxiliares que definem uma região formada por pontos passíveis de impacto. A solução do impacto é feita com um algoritmo de retorno geométrico segundo superfície curva com aproximação qualquer para o anteparo rígido, considerando situações com e sem atrito. Faz-se uma comparação entre a técnica adotada e a técnica dos multiplicadores de Lagrange e das penalidades, mostrando a equivalência entre as mesmas. Por fim, são apresentados exemplos numéricos gerais utilizando a técnica desenvolvida, onde se fez um estudo de convergência para discretização geométrica e temporal.