Dissertações

Resumo

O aço inoxidável tem ganhado destaque na construção civil devido às suas características vantajosas, como elevada resistência à corrosão, durabilidade, propriedades mecânicas favoráveis e estética atraente. No entanto, o principal desafio para sua maior adoção é econômico, influenciado pela presença de elementos mais custosos em sua composição química, como o cromo, que é responsável por garantir a resistência à corrosão. Apesar desse investimento inicial mais alto, o potencial duradouro garantido por suas propriedades combinado com esforços de sustentabilidade, ampliam o escopo de aplicação desses materiais na construção civil. Nesse sentido, o presente estudo busca ampliar o seu uso, investigando o comportamento de colunas RHS de aço inoxidável, por meio da análise de modelos numéricos calibrados no Ansys com base em ensaios experimentais disponíveis na literatura. A análise paramétrica foi realizada, contemplando a avaliação de 739 modelos numéricos, que foram comparados com as normas europeias, o Manual P413 e o método aprimorado CSM. Os resultados mostraram que as previsões da norma EN 1993-1-4 (2023) são, em geral, equivalentes às do Manual P413, exceto para seções Classe 4, devido às diferenças no cálculo das propriedades efetivas. Além disso, foi evidenciada a evolução e o aprimoramento da norma de 2023 em relação à versão de 2006. Destaca-se o melhor desempenho do CSM em relação a outras normas, principalmente para seções compactas em colunas curtas, oferecendo previsões mais precisas e menos conservadoras, não exigindo o cálculo de propriedades efetivas. Em colunas intermediárias e longas, os resultados do CSM se aproximaram às demais previsões normativas. Observou-se ainda a elevada resistência específica do aço austenítico em colunas curtas, destacando a necessidade de tratamentos diferenciados entre os tipos de aço inoxidável. Como forma de reduzir a dispersão dos resultados e à melhoria da precisão das previsões, principalmente nos trechos intermediários das curvas de dimensionamento, foi proposta a adaptação de parâmetros do Eurocode 3, com ajustes no nos valores do fator de imperfeição (α) e da esbeltez limite (λ ̅_0) para cada tipo de aço inoxidável. Esse aprimoramento resultou em previsões mais precisas, mantendo a segurança estrutural e respeitando as particularidades do comportamento de cada material. Em colunas curtas, a aproximação com o CSM foi mais expressiva, enquanto, para colunas intermediárias e longas, o modelo proposto apresentou menor dispersão e maior coerência em relação às previsões existentes.

Título da Dissertação: Análise do comportamento mecânico e durabilidade de chapa cimentícia reforçada com fibra vegetal
Linha de Pesquisa: Análise, Modelagem e Experimentação de Estruturas de Concreto e Materiais Cimentícios em Geral
Orientador(es): Profa. Kíssila Botelho Goliath e Profa. Lourdes Maria Silva de Souza
Defesa: 27 / 02 / 2025
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

A construção civil enfrenta desafios ambientais significativos, como altas emissões de carbono e consumo de recursos não renováveis. Nesse contexto, as fibras vegetais surgem como alternativas promissoras como reforços em materiais cimentícios, conferindo maior sustentabilidade e boas propriedades mecânicas. Este trabalho avalia o comportamento mecânico e a durabilidade de chapas cimentícias reforçadas com 5% de fibras longas de sisal alinhadas, seguindo as diretrizes da norma NBR 15498 (2021). Para melhorar a durabilidade do compósito, 50% do consumo de cimento na matriz foi substituído por 40% de metacaulim e 10% de cinza volante, a fim de evitar a degradação das fibras por ataque alcalino. Ensaios experimentais foram realizados para analisar a resistência mecânica, permeabilidade, densidade aparente, absorção de água, envelhecimento acelerado e variação dimensional. Os resultados mostraram que as chapas apresentaram resistência à tração na flexão de 22,31 ± 4,56 MPa em condição ambiente e 19,07 ± 2,68 MPa em condição saturada, atendendo às exigências normativas para aplicações internas e externas. A densidade aparente das chapas foi de 1,72 g/cm3, e o índice de absorção de água foi de 13,81%. O envelhecimento acelerado evidenciou um aumento moderado na resistência mecânica devido ao uso de materiais cimentícios suplementares, que reduziram a degradação alcalina das fibras. Por outro lado, a variação dimensional por umidade manteve-se dentro dos limites aceitáveis para aplicações em ambientes úmidos. Não houve formação de gotas na face inferior da chapa durante o ensaio de permeabilidade, atendendo aos requisitos estabelecidos pela norma. Conclui-se que o uso de fibras de sisal em chapas cimentícias é uma alternativa competitiva em relação às chapas disponíveis no mercado, destacando-se como uma solução para reduzir impactos ambientais e ampliar a utilização de
materiais mais sustentáveis na construção civil. Estudos futuros devem explorar análises de ciclo de vida para quantificar os impactos ambientais e realizar ensaios de campo para avaliar o desempenho e a durabilidade das chapas cimentícias em condições reais de uso.

Título da Dissertação: Avaliação numérica de cantoneiras laminadas a quente com abas desiguais em aços inoxidável e carbono sob compressão centrada
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima e Prof. Fernando Rocha Sarquis
Defesa: 27 / 02 / 2025
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O aço inoxidável é amplamente reconhecido por sua resistência à corrosão e propriedades mecânicas diferentes em comparação com o aço carbono, incluindo maior ductilidade e resistência, além de um comportamento não linear sob esforços. Em engenharia estrutural, as cantoneiras de abas desiguais, que são elementos simples e eficientes, são frequentemente utilizadas em aplicações como treliças, sistemas de contraventamento e torres de transmissão. No entanto, a geometria peculiar das cantoneiras de abas desiguais torna seu comportamento estrutural mais complexo, especialmente em relação à flambagem e à resistência última. Além disso, a diferença de características mecânicas entre o aço inoxidável e o aço carbono pode influenciar significativamente o desempenho dessas seções. Diante disso, o objetivo deste estudo é investigar numericamente o comportamento à flambagem e a resistência última de colunas biengastadas com seção cantoneira de abas desiguais, laminadas a quente, fabricadas tanto em aço inoxidável austenítico, quanto em aço carbono, com comprimentos curtos e intermediários, a fim de comparar o desempenho desses elementos. O comportamento de flambagem linear elástica dessas colunas é fortemente influenciado pela assimetria geométrica e pelas interações dependentes do comprimento. Seções cantoneira com níveis de assimetria (b/h) entre 0,50 e 0,75 constituem casos particulares, pois exibem uma interação significativa entre os modos globais de flambagem por torção e por flexão em torno do eixo principal de menor inércia. Para analisar esses aspectos, foi desenvolvido um modelo em elementos finitos no programa Ansys 24.1, com os seguintes objetivos: (i) avaliar o comportamento de flambagem linear elástica e pós-flambagem elástica dessas colunas, (ii) validar o modelo por meio da comparação dos caminhos de equilíbrio, capacidades resistentes e modos de falha com dados experimentais disponíveis na literatura, (iii) identificar a configuração mais crítica das imperfeições geométricas iniciais, as quais possuem impacto significativo na resistência última das colunas e (iv) realizar um estudo paramétrico a fim de expandir a base de dados numérica, variando tanto o nível de assimetria (de 0,50 até 0,75) da seção transversal, como os comprimentos das colunas. Por fim, os resultados obtidos foram utilizados para avaliar a aplicabilidade e a precisão das disposições de dimensionamento da norma europeia, o Eurocódigo 3 – Parte 1.1 (elementos em aço carbono) e Parte 1.4 (elementos em aço inoxidável). Com base nas conclusões, são propostas modificações nas disposições existentes, visando aprimorar a eficiência das recomendações para o dimensionamento estrutural desses elementos.

Título da Dissertação: Desenvolvimento de uma metodologia de análise para avaliação estrutural dinâmica não determinística de pontes rodoviárias via utilização da linguagem de programação Python
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva e Prof. Guilherme Santana Alencar
Defesa: 21 / 02 / 2025
Fonte de Recursos: -

Resumo

A análise estrutural dinâmica de pontes é essencial para avaliar a segurança e o desempenho estrutural dessas obras de arte frente às ações dinâmicas impostas pelo tráfego de veículos. Ignorar os efeitos dinâmicos pode resultar em problemas significativos, tais como aumento dos valores dos deslocamentos e tensões, vibrações excessivas e, em casos extremos, falhas estruturais. De acordo com este contexto, este trabalho de pesquisa apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de análise avançada e eficiente, objetivando a avaliação dos efeitos dinâmicos oriundos da interação veículo-ponte, sobre a resposta dinâmica de tabuleiros rodoviários, considerando-se para tal o efeito das irregularidades da pista e da deterioração progressiva do pavimento. Desta forma, um programa computacional denominado de VBIPy (Vehicle-Bridge Interaction Python) foi desenvolvido visando integrar o programa de elementos finitos ANSYS e a linguagem de programação aberta Python. Destaca-se que duas metodologias são utilizadas para resolução das equações de equilíbrio dinâmico do sistema veículo-ponte. O método de superposição modal é empregado para a solução das equações de equilíbrio dinâmico da ponte, e um método de integração direta é utilizado para resolução das equações de movimento dos veículos. Sob o ponto de vista computacional, a utilização conjunta do programa computacional ANSYS e da linguagem de programação Python aprimora e potencializa o desenvolvimento da metodologia de análise anterior (ANSYS-Matlab), com base na utilização eficiente de orientação a objetos, em linguagem Python, emprego de multiprocessamento (processamento paralelo), utilização de bibliotecas mais avançadas, além da eficiência da portabilidade do programa VBIPy, permitindo desta análises estruturais dinâmicas mais detalhadas e eficientes, sob o ponto de vista de tempo computacional. Assim sendo, o projeto estrutural de uma ponte rodoviária mista (aço-concreto), simplesmente apoiada, com vão total de 40m, foi investigado para avaliação da resposta dinâmica e do desempenho do programa VBIPy. Considerando-se os resultados obtidos neste estudo, em função dos valores dos deslocamentos e tensões, destaca-se a influência crítica do efeito das irregularidades da pista e da deterioração do pavimento sobre o comportamento estrutural dinâmico de obras de arte, indicando que os engenheiros estruturais devem ser alertados para este tipo de problema, objetivando fornecer subsídios para o projeto e manutenção de pontes rodoviárias mais seguras e eficientes.

Resumo

A história registra ao longo dos séculos inúmeros casos de ruptura catastrófica de maciços de solos arenosos, com consideráveis prejuízos econômicos, perdas de vidas humanas e danos ao meio ambiente, causados pela liquefação de areias saturadas. O fenômeno da liquefação estática, objeto de estudo deste trabalho, ocorre em solos saturados ou com alto grau de saturação que apresentam perda de resistência durante o cisalhamento não drenado, sendo comum em areais fofas. Este fenômeno é, muito sucintamente, caracterizado pela perda de resistência e rigidez do solo, potenciada pelo carregamento. A solicitação impõe uma variação no volume do solo, motivado pelo rearranjo das partículas e, consequentemente, as tensões instaladas nas partículas do solo são transferidas para a água existente entre os grãos. Assim sendo, o solo vai acumulando excessos de poropressão que conduzem à redução das tensões efetivas, podendo estas anularem-se sob condições não drenadas. A este fenômeno dá-se o nome de liquefação. A presente pesquisa tem por objetivo apresentar, através de ensaios triaxiais, como a granulometria dos solos pode influenciar no índice de vazios e consequentemente no seu potencial de liquefação.

Resumo

Na prática da engenharia urbana a escavação de subsolos em áreas com edificações vizinhas é uma atividade comumente realizada, requerendo todo o cuidado no projeto e execução de forma a não comprometer o bom comportamento das construções próximas. Torna-se necessário se proceder às análises dos empuxos na estrutura de contenção, seu dimensionamento e a previsão dos deslocamentos junto aos vizinhos. Cada etapa da escavação deve ser verificada, uma vez que o perfil geotécnico e as condições das edificações próximas podem variar de forma significativa. Para auxiliar o desenvolvimento deste tipo de projeto geotécnico a utilização de softwares de modelagem numérica tem se mostrado bastante eficiente, sendo capaz, em alguns casos, de minimizar as incertezas presentes nos métodos usuais de cálculo. Com a evolução da tecnologia, diferentes tipos de análises surgiram, com resultados cada vez mais realistas. O presente trabalho de pesquisa visa efetuar uma análise de um caso de obra instrumentada, situada no bairro do Jardim Botânico no Rio de Janeiro, com procedimentos analíticos e numéricos simplificados utilizando o software GEO5 da Finesoftware. Foi adotada uma análise 2D, com os valores dos parâmetros necessários obtidos através de correlações com ensaios de campo. Por meio das análises efetuadas foi possível estudar a influência dos parâmetros nos resultados através de uma análise de sensibilidade. Adicionalmente, por meio das curvas dedeslocamentos horizontais versus profundidade obtidas numericamente, foi possível utilizar a abordagem proposta por Ou et al. (1996), que estabelece uma relação preliminar entre os deslocamentos estimados numericamente no estado plano de deformações e a consideração do efeito tridimensional, comparando os deslocamentos calculados com os obtidos experimentalmente através da utilização de inclinômetros. Os deslocamentos da contenção das paredes do subsolo foram instrumentados e todas as atividades de coleta de amostras, caracterização, ensaios especiais e instrumentação estão sendo desenvolvidos numa pesquisa de doutorado da UERJ. Os resultados obtidos neste trabalho foram coerentes com os esperados, mesmo utilizando correlações empíricas. Os deslocamentos obtidos através da análise utilizando o software do pacote GEO5 apresentaram comportamento e magnitudes similares aos medidos na obra. Os deslocamentos horizontais medidos, em sua maioria, se apresentaram entre os resultados estimados numericamente, acrescidos do método proposto por Ou et al. (1996) e as curvas contendo resultados numéricos sem a correção proposta pelos referidos autores.

Resumo

Seções transversais onde as linhas médias dos elementos de placa convergem em um único ponto, como nas seções cruciformes, são altamente suscetíveis a fenômenos de instabilidade por torção devido à sua baixa rigidez torcional. A quantidade limitada de pesquisas na literatura sobre o comportamento de colunas com esse tipo de seção transversal destaca a necessidade de novas investigações para entender plenamente os fenômenos de instabilidade que afetam esses elementos estruturais e permitir o desenvolvimento de métodos de dimensionamento mais precisos, especialmente no caso de colunas fabricadas com aços inoxidáveis. Portanto, este trabalho apresenta uma análise numérica utilizando o método dos elementos finitos do comportamento de colunas bi-engastadas com seção transversal cruciforme fabricadas em aço carbono e em aço inoxidável e sujeitas à falha por flambagem global por torção. Inicialmente, é apresentada a fundamentação teórica necessária para o entendimento do problema investigado. Em seguida, o modelo numérico desenvolvido no software Abaqus é descrito detalhadamente, sendo comparado com resultados experimentais disponíveis na literatura, a fim de validar sua precisão e confiabilidade. Posteriormente, análises de flambagem e pós-flambagem são realizadas para compreender melhor os fenômenos de instabilidade que regem a falha desses elementos estruturais. Adicionalmente, uma análise paramétrica foi conduzida para avaliar a aplicabilidade do método de dimensionamento proposto pelo Eurocode 3, que demonstrou ser seguro, porém excessivamente conservador. Com base nos resultados, são sugeridas possíveis alternativas de dimensionamento, e métodos alternativos são também avaliados.

Título da Dissertação: Análise Dinâmica de Placas Metálicas Submetidas a Carregamentos Explosivos Considerando o Efeito de Membrana através do Método dos Elementos Finitos
Linha de Pesquisa: Métodos Numéricos em Análise de Estruturas
Orientador(es): Prof. Rodrigo Bird Burgos e Dra. Ana Waldila de Queiroz Ramiro Reis
Defesa: 27 / 09 / 2024
Fonte de Recursos: -

Resumo

Com a ocorrência de vastos eventos explosivos de ordem global, em que sua natureza pode ser tanto acidental, como é o caso dos conflitos armados, como intencional, observado na detonação de bombas, torna-se essencial a investigação do comportamento dinâmico de estruturas sob tal carregamento. Os fenômenos explosivos originam ondas de sobrepressão (fase positiva), posteriormente acompanhada por uma de subpressão (fase negativa), que até pouco tempo era negligenciada. No entanto, pesquisas desenvolvidas ao decorrer dos anos destacam que a fase negativa pode provocar deslocamentos e tensões tão significativas quanto a fase positiva. O estudo em questão aborda uma comparação entre o modelo analítico SDOF de von Karmán, empregado no software DYNAblast 1.1 (2024), e o modelo numérico desenvolvido pelo programa de elementos finitos ABAQUS v6.14-1, para calibração da estrutura utilizada. De forma a examinar a influência da carga explosiva em placas esbeltas simplesmente apoiadas, isotrópica e linearmente elástica, considerando o pior caso de efeito de membrana: indeslocável (immovable). A análise dinâmica explora tanto a influência da fase positiva, como da fase positiva e negativa, e por fim, da fase positiva estendida. Além da condução de análises paramétricas com o intuito de investigar o impacto de variáveis como a massa explosiva (WTNT), distância escalada (Z), e modificações geométricas da estrutura.

Título da Dissertação: Análise numérica de conectores de cisalhamento do tipo tubular Perfobond com furo alongado
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva e Profa. Monique Cordeiro Rodrigues
Defesa: 27 / 09 / 2024
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

As vigas mistas de aço e concreto combinam as propriedades desses dois materiais para proporcionar um desempenho superior à estrutura. No entanto, é essencial garantir a aderência entre o aço e o concreto, sendo o método mais comum a utilização de conectores de cisalhamento, responsáveis pela ligação mecânica entre os dois materiais. As normas de dimensionamento recomendam o uso de conectores do tipo pino e perfil U. Entretanto, novas versões normativas estão em desenvolvimento, considerando outros tipos de conectores para fins de dimensionamento. O conector Perfobond tem se destacada por sua resistência, porém, em alguns casos, a capacidade de deslizamento se apresenta de forma insatisfatória. Deste modo, o conector de cisalhamento do tipo Tubular Perfobond tem sido investigado como uma alternativa ao Perfobond tradicional, com o objetivo de fornecer maior ductilidade e resistência. Este trabalho concentrou-se na avaliação numérica de conectores Tubulares Perfobond, a partir da validação de ensaios experimentais de conector similar pré-existentes, visto que não foi encontrado na literatura ensaios do Tubular Perfobond. Uma análise paramétrica também foi realizada, variando os principais parâmetros que possam impactar no comportamento estrutural deste tipo de conector, principalmente a influência de duas geometrias de furo, sendo uma o furo circular e a outra o furo alongado. Neste trabalho houve a existência de três modos de falha distintos, sendo esses: falha por tração devido a fissuração da laje, por compressão devido ao esmagamento no concreto e plastificação do conector. Os resultados demonstraram, de forma geral, que o aumento da resistência do concreto impacta significativamente na resistência do conector. A mudança na geometria do furo de circular para alongado, bem como a utilização de conectores de menores espessuras, diminuiu a resistência, mas aumenta a capacidade de deslizamento dos modelos. Com base nos resultados observados, foi desenvolvida uma formulação para determinar a capacidade de carga para o conector Tubular Perfobond, além de apresentar um exemplo de dimensionamento prático. Os resultados mostraram que a prescrição proposta neste trabalho apresentou boa concordância com os valores obtidos na modelagem numérica, mostrando-se segura e eficaz para prever não apenas a capacidade de carga, mas também o modo de falha condicionante no dimensionamento, evitando assim, casos indesejáveis de falha. Além disso, a mudança de geometria de furo circular para alongado, proporcionou mudança do modo de falha da estrutura de frágil para dúctil, na maioria dos casos. Portanto, conclui-se que o conector Tubular Perfobond representa uma alternativa viável ao Perfobond tradicional, em termos de resistência e ductilidade.

Título da Dissertação: Análise comparativa da formulação “exata” de elementos pela teoria de Timoshenko com o software de elementos finitos MASTAN2 para problemas de instabilidade de colunas e pórticos
Linha de Pesquisa: Métodos Numéricos em Análise de Estruturas
Orientador(es): Prof. Rodrigo Bird Burgos
Defesa: 24 / 09 / 2024
Fonte de Recursos: -

Resumo

Uma das estratégias usuais utilizadas para resolver problemas geometricamente não lineares é a utilização do método dos elementos finitos, discretizando a estrutura para resultados satisfatórios. O processo de escolha do refinamento da malha (discretização) é definido, basicamente, de acordo com a experiência do analista. Sendo assim, muitas vezes estudantes de engenharia ou recém-formados não possuem a bagagem necessária para escolher de forma adequada o grau de discretização da estrutura, ocasionando resultados fora da realidade ou aumento exagerado do custo computacional para essa análise. A teoria de vigas de Timoshenko, considerada a mais próxima da realidade, leva em consideração a deformação por cisalhamento, além da deformação decorrente da flexão, diferentemente da teoria de vigas de Euler-Bernoulli. O método dos dois ciclos iterativos, utilizando como base o elemento “exato”, se mostra mais simples para análises não lineares em comparação com métodos tradicionais, como o método de Newton-Raphson e outras estratégias iterativas, tendo em vista que seu resultado independe do grau de discretização da estrutura. Sendo assim, o objetivo desse trabalho é realizar uma análise comparativa utilizando o método dos dois ciclos iterativos com a consideração da distorção por cisalhamento por meio do software Matlab, com o software de análise não linear Mastan2, utilizando métodos tradicionais. Os resultados demonstram a eficiência do método dos dois ciclos iterativos, sem discretização, em comparação aos resultados do Mastan2 discretizado em mais elementos.

Título da Dissertação: Avaliação experimental e numérica de ligações tubulares tipo T constituídas de aço inoxidável austenítico
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima e Profa. Monique Cordeiro Rodrigues
Defesa: 02 / 08 / 2024
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A utilização de perfis com seções tubulares já é uma realidade nas construções ao redor do mundo, em função das diversas vantagens construtivas, como por exemplo, a elevada resistência a esforços axiais, o que leva ao emprego desse tipo de seção em estruturas treliçadas, resultando em ligações tubulares. Aliado a isso, o aço inoxidável apresenta características únicas, como a elevada resistência a corrosão, e caso se utilize o aço austenítico, a elevada resistência mecânica, em que esse material já está sendo utilizado em estruturas offshore e dutos industriais. Em função dessas premissas, o presente trabalho tem como objetivo avaliar experimentalmente e numericamente o comportamento de ligações tubulares tipo T entre perfis de seções quadradas em aço inoxidável austenítico com valores propostos de 𝛽 ≤ 0,8, buscando entender a influência dos parâmetros geométricos 𝛽 e 2𝛾 na resistência da ligação, além de identificar os modos de falha ocorridos e avaliar a aplicabilidade das equações normativas atuais. Um programa experimental foi desenvolvido para a realização de doze ensaios em ligações com seis configurações geométricas diferentes, resultando em corpos de prova com valores de 0,4 ≤ 𝛽 ≤ 0,8, abrangendo de maneira gradual o limite preconizado pelo Eurocode 3, parte 1-8 para o modo de falha de plastificação na face superior do banzo (modo A). Juntamente a isso, realizou-se uma modelagem numérica utilizando o Método dos Elementos Finitos por meio do programa ANSYS, em que a partir dos resultados experimentais ocorreu a calibração dos modelos numéricos, garantindo sua funcionalidade de maneira coerente com a realidade. Na etapa de análise paramétrica, em função dos 348 modelos desenvolvidos, concluiu-se que tanto o parâmetro geométrico 𝛽 quanto a espessura do banzo (t0) são críticos e tem influência direta na resistência das ligações tubulares, enquanto que não se encontrou uma relação proporcional para a influência do parâmetro 2𝛾. Observou-se que o modo de falha de plastificação na face superior do banzo é predominante nas ligações, contudo, existe a possibilidade da interação entre o modo A e a plastificação na face lateral do banzo (modo B), gerando um modo de falha combinado (A+B) para ligações com valores de 0,7 ≤ 𝛽 ≤ 0,8. Após a realização de uma análise de confiabilidade, concluiu-se que tanto as equações para o modo A e modo B indicadas no Eurocode 3, parte 1-8 e pela NBR 16239 quanto em algumas formulações propostas na literatura resultam em dimensionamentos conservadores, e a partir disso, um novo fator de correção foi proposto, garantindo assim um projeto de ligações tubulares entre perfis de aço inoxidável austenítico econômico e seguro.

Título da Dissertação: Caracterização de estéril de mineração e sua utilização em argamassas e em compósitos cimentícios reforçados com fibras de PVA
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães e Prof. André Rocha Pimenta
Defesa: 29 / 07 / 2024
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O estéril oriundo da extração do minério de ferro é um resíduo gerado na mineração que é disposto em estruturas geotécnicas tais como pilhas, barragens ou cavas, as quais demandam monitoramento adequado para garantir a segurança destas estruturas. O setor da mineração produz elevadas quantidades deste material, garantido sua disponibilidade para aplicação em materiais cimentícios, todavia, na literatura, há poucos estudos sobre esta aplicação. A utilização do estéril como adição mineral em argamassas e compósitos cimentícios com elevada capacidade de deformação é um tema inovador, que ainda não foi relatado na bibliografia. O uso de estéril representa uma forma de tornar este tipo de compósito mais sustentável, mitigando o consumo de cimento e possibilitando a utilização de um resíduo da mineração. O presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento de um programa experimental para a caracterização físico-química, morfológica, mineralógica e térmica do estéril e a sua aplicação em argamassas e no ECC. De acordo com os resultados deste trabalho, o estéril é um material sílico-aluminoso cristalino com grãos com formato lamelar e elevada área superficial. Os resultados de caracterização foram promissores para sua aplicação como fíler em argamassas e no ECC. Para a aplicação do estéril em argamassa, foram utilizados três teores de substituição de cimento por estéril (10%, 20% e 30%) e foram realizados ensaios no estado fresco e endurecido. No estado fresco, o estéril não afetou as misturas de argamassa, não havendo a necessidade do uso de superplastificante. Já no estado endurecido, o estéril influenciou as propriedades físicas de massa específica, absorção de água e índice de vazios e às propriedades mecânicas de resistência à compressão, tenacidade e energia de fratura. Quanto ao ECC, foram avaliados dois teores de estéril (20% e 30%) e dois teores de água/(cimento + estéril) de 0,40 e 0,32. O ECC apresentou comportamento de endurecimento quando submetido à esforços de tração e de flexão com a formação de múltiplas fissuras. A massa específica do ECC foi pouco afetada pelo uso do estéril, e a trabalhabilidade das misturas foi adequada. No estado endurecido, as propriedades físicas de massa específica, absorção de água e índice de vazios foram afetadas com o uso estéril, assim como as propriedades mecânicas de resistência à compressão, módulo de elasticidade, resistência à tração, resistência à flexão e capacidade de deformação. A redução de água na mistura, reduziu o índice de vazios, a absorção de água e a capacidade de deformação do ECC, assim como aumentou a resistência à compressão, o módulo de elasticidade, a resistência à tração e a resistência à flexão. Portanto, os resultados dos ensaios confirmaram a aplicação do estéril como adição mineral em materiais cimentícios, sendo promissores para teores de até 30% de estéril.

Título da Dissertação: Avaliação do conforto humano de passarelas de pedestres com base no desenvolvimento de uma metodologia de análise probabilística
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 12 / 07 / 2024
Fonte de Recursos: -

Resumo

Atualmente, os projetos estruturais de passarelas de pedestres têm se tornado cada vez mais arrojados, modernos, leves e esbeltos. Contudo, passarelas de pedestres esbeltas são mais sensíveis a excitações dinâmicas e podem sofrer alterações nos estados limites de serviço referentes a vibrações excessivas. As normas de projeto e guias técnicos recomendam o uso de modelos matemáticos determinísticos para avaliar o comportamento estrutural dinâmico de passarelas. Porém, o caminhar humano é um fenômeno estocástico e a força dinâmica gerada em cada passo depende do peso, da frequência do passo e do comprimento do passo de cada indivíduo. Assim sendo, este trabalho de pesquisa visa contribuir com os projetistas estruturais com base no desenvolvimento de uma metodologia de análise com abordagem probabilística para avaliação do comportamento dinâmico de passarelas de pedestres, com base na geração de espectros de resposta de projeto, considerando-se para tal a natureza estocástica do caminhar humano, objetivando analisar a resposta estrutural em relação a vibrações excessivas que possam causar desconforto humano. Deste modo, ao longo do estudo, o comportamento estrutural dinâmico de três passarelas de pedestres existentes e situadas na cidade do Rio de Janeiro/RJ é investigado. Com base na utilização da metodologia de análise probabilística desenvolvida, torna-se possível determinar a probabilidade dos valores de pico de aceleração das passarelas excederem ou não os critérios recomendados para avaliação do conforto humano. Os resultados obtidos neste trabalho de pesquisa revelam que as acelerações de pico determinadas via emprego dos métodos determinísticos podem ser superestimadas em situações de projeto.

Título da Dissertação: Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de edifícios mistos (aço-concreto) quando submetidos à ação randômica do vento
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 11 / 07 / 2024
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Levando-se em conta a atual tendência de construções cada vez mais altas e esbeltas em diversas cidades brasileiras, e considerando-se que inúmeros projetos de edifícios têm apresentado valores de frequências naturais inferiores a 1 Hz, em conjunto com níveis de amortecimento baixos, este trabalho de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de uma investigação sobre o comportamento estrutural dinâmico não determinístico e avaliação dos níveis de conforto humano de edifícios mistos (aço-concreto), quando submetidos à ação randômica do vento. Para tal, ao longo do estudo foi considerado o modelo estrutural de um edifício do tipo misto (aço-concreto), o qual apresenta 48 pavimentos, pé direito de 3,6 m (h = 3,6 m), e altura total de 173 m (H = 173m), acima do terreno. A modelagem numérica da estrutura foi realizada com base no emprego do programa ANSYS, utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF). O efeito dos modos de vibração de flexão e de torção sobre a resposta estrutural dinâmica do edifício investigado, referente à avaliação final do conforto humano do edifício, foi alvo de estudo. O nível de conforto humano do modelo estrutural foi analisado, em termos dos valores máximos médios das acelerações de pico, mediante tratamento estatístico da resposta dinâmica, tendo em mente comparações com os limites recomendados por normas e critérios de projeto.

Título da Dissertação: Aplicação da Teoria do Caos a diferentes geometrias de taludes mistos
Linha de Pesquisa: Análise de problemas de estabilidade na área de Geotecnia
Orientador(es): Prof. Armando Prestes de Menezes Filho e Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 28 / 06 / 2024
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Movimentos de massa são fenômenos naturais que ocorrem frequentemente em encostas, especialmente em regiões montanhosas e densamente povoadas, exibindo comportamentos destrutivos, com a perda de vidas e destruição de bens materiais. Portanto, o estudo aprofundado da estabilidade de taludes reveste-se de extrema importância na engenharia geotécnica. A natureza intrincada destes fenômenos dificulta sobremaneira a sua previsão e a aplicação de modelos e análises convencionais. A Teoria Matemática do Caos surge como uma ferramenta promissora para compreender o comportamento supostamente imprevisível e, por vezes, ilógico, de certos fenômenos físicos, caracterizados pela interação de muitos agentes, num processo mancomunado de cooperação, em que o comportamento do todo não se reduz ao de suas partes constituintes. Isto conduz a acentuadas não linearidades e sensibilidade às condições iniciais, o que torna a busca por soluções analíticas (fechadas) matemáticas difíceis, quando não impossíveis. Este trabalho visa aprofundar a aplicação da Teoria do Caos aos movimentos de massa em taludes rochosos de superfícies mistas (côncavas e convexas), objetivando a análise da estabilidade e queda de blocos de geometria irregular, sua evolução dinâmica, sensibilidade às condições iniciais, dentre outros aspectos correlatos, na esteira da pesquisa inaugurada por Ignácio (2019). Os resultados desta pesquisa mostraram que a disposição relativa das regiões côncavas e convexas na constituição do perfil de encostas naturais tem marcada influência na resposta dos blocos rochosos localizados encosta abaixo. Mais pormenorizadamente, regiões convexas próximas da de lançamento dos blocos (topo do talude) dão origem a dinâmicas de evolução adequadamente descritas por estatísticas não-gaussianas (q-exponenciais estendidas). Por outro lado, na situação em que aquelas regiões convexas estão mais próximas do nível de base dos taludes naturais, sua dinâmica passa a ser mais apropriadamente descrita por uma distribuição estatística constituída pela combinação linear das distribuições gaussiana e q-exponencial estendida.

Resumo

A presente pesquisa tem por finalidade a análise e interpretação dos resultados obtidos de um banco de dados de provas de carga realizadas com emprego de célula expansiva, em estacas parcialmente embutidas em rocha. A célula expansiva, também chamada Célula de Osterberg, é bastante interessante pois dispensa um sistema de reação externo, o que torna seu emprego bem vantajoso. A O’Cell divide a estaca em dois segmentos, fuste e a ponta ou ponta fictícia, que é o segmento abaixo da célula. São obtidas, no ensaio, duas curvas carga-deslocamento, pertencentes a cada segmento da estaca, que permitem a separação de parcelas de atrito lateral e resistência de ponta real, ou possibilita estimar a curva-carga recalque equivalente, para carregamentos convencionais no topo da estaca. Para a interpretação dos resultados das provas de carga com células expansivas hidrodinâmicas em estacas do tipo raiz, hélice contínua e escavada, foram utilizados ajustes hiperbólicos para o fuste, ou rígido-elástico de Cambefort (1964) para a ponta quando necessário, permitindo a interpretação da curva de ensaio além de permitir a extrapolação até cargas últimas de ponta e fuste, a retroanálise do módulo de elasticidade na ponta da estaca e permitir também a aplicação de métodos de previsão. A pesquisa teve por base o trabalho de Dada (2019), utilizando as mesmas ferramentas de interpretação, ou seja, métodos para obtenção da curva cargarecalque do topo, equivalente, aplicando a um banco de dados distinto com estacas parcialmente embutidas em rocha. Tais métodos são, os baseados em funções de transferência de carga, Coyle e Reese (1966), aplicação das formulações de Fleming (1992), Massad (2015) e o método de Pedro Elísio (1983, 1986) nas versões originais ou na versão modificada por Dada (2019), utilizando o ajuste hiperbólico. Os métodos utilizados para cálculo de capacidade de carga em rocha foram o AASHTO (1996), Cabral & Antunes (2000), España (2011) e Xu et al. (2020)). Já para o cálculo em solo, Aoki e Velloso (1975) e Decourt e Quaresma (1978). Sendo mais adequado utilizar a combinação AASHTO (1996), Cabral & Antunes (2000), España (2011) e Aoki e Velloso (1975) e Decourt e Quaresma (1978), para o cálculo de capacidade de carga em rocha do fuste.

Resumo

As cargas residuais surgem ao longo das estacas cravadas à percussão ou prensadas, bem como em quaisquer tipos de estacas após carregamento prévio, como por exemplo, após provas de carga convencional ou ensaios de carregamento dinâmico. Embora as cargas residuais não afetem a capacidade de carga das estacas (estado limite último), elas alteram a transferência de carga e, portanto, o recalque para o estado limite de serviço. Quando presentes, a não consideração destas cargas nos cálculos gera uma previsão de recalque maior do que a real. No caso de fundações mistas elas afetam a partição das cargas entre os diferentes elementos de fundação. Esta pesquisa tem por objetivo analisar um banco de dados de provas de carga estáticas incluindo estacas cravadas e escavadas, de comportamento rígido ou flexível, empregando o modelo matemático de Massad (1992, 1993,1998, 2004). O modelo é capaz de separar, a partir da curva carga recalque no topo da estaca obtida em provas de carga, as parcelas da carga transferida por atrito lateral, ponta e a residual aprisionada na ponta. Boa parte do banco de dados inclui provas de carga instrumentadas, com medição da parcela de atrito lateral. A parcela medida é, então, comparada ao atrito lateral total obtido pelo modelo. Após o estudo detalhado da contribuição de Massad, o autor desta pesquisa desenvolveu uma planilha visando automatizar os cálculos e a calibrou com a interpretação de casos documentados na literatura. Em seguida, o banco de dados, foi interpretado, separando as estacas em função da rigidez relativa solo estaca e método executivo. O método gráfico derivado do modelo original foi também aplicado nos casos de estacas rígidas. O emprego do modelo matemático foi também comparado ao método gráfico de Decourt (1991). A interpretação dos ensaios apresenta muita concordância com resultados anteriores de Massad e permite um novo olhar para aspectos relevantes do comportamento e desempenho das fundações.

Título da Dissertação: Avaliação estrutural de ligações tubulares tipo T bird beak diamond constituídas de aços inoxidáveis
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima e Profa. Monique Cordeiro Rodrigues
Defesa: 12 / 03 / 2024
Fonte de Recursos: -

Resumo

Estruturas metálicas tubulares têm ganhado ampla notoriedade na área de construção civil ao longo das décadas, pelo fato de suas vantagens em relação a perfis abertos, como cantoneiras, perfil I, entre outros. Estruturas tubulares apresentam melhor comportamento estrutural, especialmente quando submetidas a cargas de compressão, torção e flexão. Além disso, a seção de forma fechada, sem cantos agudos, reduz a área de superfície a ser protegida e estende a vida útil da proteção contra corrosão. Diversos estudos têm sido conduzidos para otimizar projetos e estruturas, e nesse contexto, as ligações bird beak diamond, que são ligações onde o montante e o banzo são rotacionados em 45º em torno do seu eixo, e estruturas em aços inoxidáveis são soluções promissoras. Muitos estudos foram desenvolvidos sobre ligações tubulares em aço carbono, mas há uma escassez significativa de materiais que abordem satisfatoriamente ligações tubulares em aços inoxidáveis. Ligações bird beak visam otimizar estruturas, buscando, com um mesmo perfil, alcançar resistências maiores. Enquanto isso, os aços inoxidáveis, devido às suas maiores capacidades de ganho de resistência com o aumento da deformação, também se tornam uma opção interessante. O presente trabalho investiga, por meio de uma análise numérica, o comportamento de ligações bird beak diamond em aços inoxidáveis, com β=1, comparando três tipos de aços inoxidáveis: austenítico, ferrítico e lean duplex. Os modelos numéricos foram desenvolvidos por meio do programa de elementos finitos ABAQUS e foram calibrados com os ensaios experimentais desenvolvidos por Gianini, executados em aço carbono. Como não existe uma formulação nas normas para esse tipo de ligação, os resultados foram comparados com formulações propostas na literatura. Para os três tipos de materiais, as formulações propostas mostraram-se conservadoras. Duas novas fórmulas foram desenvolvidas para o dimensionamento de ligações bird beak diamond em aços inoxidáveis com β=1, uma com base na fórmula proposta de Gianini e outra baseada na fórmula proposta de Pandey e Young, buscando alcançar respostas mais coerentes com os resultados obtidos na análise paramétrica e fornecendo bons resultados para a previsão de resistência dessas ligações.

Título da Dissertação: Análise de vibrações de passarelas de pedestres submetidas a cargas dinâmicas de vandalismo
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva e Prof. Gilvan Lunz Debona
Defesa: 01 / 03 / 2024
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O objetivo deste trabalho de pesquisa é o de investigar o comportamento estrutural dinâmico de passarelas de pedestres, quando submetidas às ações dinâmicas oriundas de vandalismo, tendo em mente o desenvolvimento de testes experimentais e modelagem numérica. Assim sendo, ao longo do estudo são investigados três modelos matemáticos tradicionais utilizados para a caracterização da ação humana mediante o emprego das funções Hanning, semi-senoidal e triangular. Os testes experimentais são realizados sobre uma passarela de concreto existente, localizada na Faculdade de Engenharia (FEN) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). O sistema estrutural é do tipo simplesmente apoiado com vão de 24,4 m, utilizado correntemente para a travessia de pedestres. Inicialmente, a análise modal da estrutura foi conduzida com base na realização de testes experimentais, visando caracterizar as frequências naturais e modos de vibração. Em seguida, foram consideradas situações de carregamento distintas para a realização dos testes experimentais de vibração forçada sobre a passarela, com a participação de até 20 pessoas, objetivando a simulação de excitações dinâmicas de vandalismo. A modelagem numérica da passarela foi desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS, e o referido modelo numérico foi utilizado para a calibração dos resultados obtidos via monitoração experimental da estrutura. Em seguida, a resposta estrutural dinâmica da passarela em estudo foi avaliada numericamente e os níveis de conforto humano foram comparados com critérios estabelecidos em normas e recomendações de projeto. Analisando-se os resultados da pesquisa, ressalta-se que quando 20 pessoas produzem ações dinâmicas rítmicas sobre a estrutura, o valor da aceleração de pico é da ordem de 1,50 m/s2 (ap = 1,50 m/s2 ), correspondendo a um nível de conforto mínimo.

Título da Dissertação: Resíduo de britagem em substituição da areia natural em compósitos cimentícios do tipo SHCC e sua aplicação como encamisamento de concretos
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães
Defesa: 28 / 02 / 2024
Fonte de Recursos: -

Resumo

A indústria da construção é reconhecida como um setor com grande contribuição para o desenvolvimento econômico e social de um país, no entanto, com o seu desenvolvimento, aumenta também o consumo de recursos naturais e, consequentemente, a geração de resíduos. Apesar de a sociedade, e em particular a indústria da construção, reconhecerem a importância dos recursos naturais, autoriza-se sua exploração em grandes quantidades, mesmo em meio ao crescimento global da sustentabilidade ambiental. Os agregados utilizados nesta indústria são os insumos minerais mais consumidos mundialmente. Nesse contexto, o presente trabalho investigou o comportamento físico e mecânico de compósitos cimentícios do tipo SHCC (strain hardening cementitious composites), que é uma classe de compósito de alta ductilidade, substituindo a areia natural por areia de britagem, tendo como objetivo avaliar a viabilidade técnica desta substituição na composição do SHCC, e posteriormente aplicá-lo como reforço em estruturas de concreto. Para atingir o objetivo, foram definidas quatro diferentes granulometrias da areia de britagem, com o objetivo do melhor aproveitamento deste resíduo, e também levando em consideração que o tamanho da areia exerce importante influência nas propriedades do SHCC. Juntamente a isto, foi utilizada cinza volante com duas finuras distintas nas misturas do SHCC. Assim, a viabilidade técnica desta substituição foi analisada através de ensaios físicos e mecânicos nos compósitos desenvolvidos e respectivas matrizes. Posteriormente, duas misturas de SHCC do estudo inicial foram aplicadas como reforço estrutural de concretos. Os resultados obtidos foram satisfatórios, independentemente da granulometria utilizada, embora seja necessário maior cautela ao utilizar a areia de britagem com maior tamanho de grão, na fabricação do SHCC. Esses resultados são de suma importância para a fabricação do SHCC, pois as substituições propostas neste estudo mostraram-se relevantes.

Resumo

Prever e monitorar recalques em aterros de resíduos sólidos urbanos consiste num grande desafio deste tipo de estrutura. Este item é previsto na NBR 13.896/97 que preconiza as etapas essenciais de projeto de aterros de resíduos não perigosos. Muitos estudos e pesquisas têm sido desenvolvidos ao longo da história recente para estimar os recalques em aterros sanitários, com base em métodos teóricos e empíricos, considerando diversos fatores diferentes. Muitos desses métodos registrados na literatura são baseados em procedimentos empíricos associados a ajustes de dados experimentais. Esses dados experimentais, na maior parte dos casos, são obtidos em monitoramento de campo. No entanto, a heterogeneidade desse tipo de maciço dificulta a ampla aplicação das formulações desenvolvidas e torna muitas vezes o estudo do tema uma tarefa árdua, com complexas variáveis a serem consideradas. O presente trabalho pretende contribuir para o estudo da compressibilidade dos maciços sanitários, por meio da aplicação da atualização bayesiana na estimativa de recalques de um caso da Central de Tratamento de Resíduos, denominada Unidade 01, em Jaboatão dos Guararapes/PE, por meio da aplicação de modelos de previsão de recalques já existentes, combinados com dados do monitoramento do recalque real ocorrido na unidade. Para alcançar este objetivo foi necessário inicialmente analisar os modelos de previsão de recalques e compará-los, a fim de verificar àquele que melhor se adequava à realidade do aterro em questão. Dentre os modelos disponíveis, foram analisados os de Sowers (1973), Yene Scanlon (1975), Ling et al. (1998), Edil et al. (1990), Bjarngard e Edgers (1990) e Gandolla et al. (1992). Para o desenvolvimento desse estudo, optou-se por adotar o modelo considerado clássico e mais utilizado para abordar o tema, o Modelo de Sowers, que tem sua base fixada na adaptação da Teoria Clássica de Terzaghi (1973) para solos, e o Modelo de Yen e Scanlon, que utiliza o conceito de idade média do aterro. Para a aplicação aos recalques dos resíduos sólidos foram utilizados os dados de monitoramento geotécnico mensal de 30 marcos superficiais com recalques bem definidos e com histórico de disposição de resíduos locais conhecido, em faixas de tempo de 720 dias entre 2019 e 2023. Foram empregados os conceitos de atualização estatística a partir da Teoria de Bayes (1812) que permite calcular a probabilidade de ocorrência de um evento “A” considerando que um evento “B” ocorreu. Para a determinação da curva de distribuição dos recalques a priori foram considerados os resultados fornecidos pelos modelos. A distribuição da função de verossimilhança foi obtida a partir da instrumentação. A estimativa atualizada dos recalques posteriori foi realizada utilizando a mesma proposta utilizada por Lacasse (1991) aplicada ao controle de execução de estacas offshore. Esta dissertação apresenta uma tentativa de aplicação destinada à análise de recalques em maciços de resíduos sólidos, abrindo uma série de possibilidades para esse tema desafiador. Como forma de avaliação das atualizações obtidas, foi adotado o conceito de Indicador de Falha “D”, apresentado por Guttormsen (1987).

Título da Dissertação: Avaliação do uso de aditivos biológico e químico no processo de cicatrização de fissuras no concreto
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães e Profa. Kíssila Botelho Goliath
Defesa: 14 / 12 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

As fissuras são patologias frequentes nas edificações e devem ser tratadas para evitar o surgimento de problemas secundários. A necessidade de manutenção periódica para o tratamento dessas fissuras pode ter um custo elevado. A autocicatrização do concreto pode ser uma forma econômica para reduzir a necessidade de intervenções externas. As adições químicas e biológicas de agentes autocicatrizantes podem ser incorporadas ao concreto no momento da dosagem. Este trabalho tem por finalidade avaliar a adição da bactéria Bacillus Subtilis e do aditivo cristalizante Penetron ao concreto fresco, que após o surgimento da fissura e ao entrar em contato com a água gera o produto de cicatrização do concreto. O estudo foi realizado com o intuito de identificar da eficiência do uso de Bacillus Subtilis com diferentes concentrações e do uso do Penetron na fabricação do concreto. Também foi avaliado a aplicação das adições após o processo de fissuração do concreto no estado endurecido. Os corpos de prova do concreto foram fissurados através do equipamento de resistência a compressão, a tração por flexão e compressão diametral. Após o processo de cicatrização, foram verificadas as propriedades físicas e mecânicas e a cicatrização foi avaliada de forma visual. Após a obtenção e análise dos resultados foi possível concluir a eficiência do uso de bactérias e suas concentrações, assim como o uso do aditivo cristalizante.

Título da Dissertação: Avaliação do uso de blendas de cinza volante e metacaulinita nas propriedades físicas, mecânicas e desgaste por erosão de compósitos cimentícios do tipo strain hardening
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães
Defesa: 13 / 12 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

Reforço e reparo estruturais são assuntos cada vez mais discutidos em contextos de construção civil. Ocorrem devido ao envelhecimento das construções, seja por falta de manutenção ou destruição precoce, além da necessidade de estabelecer condições para que a estrutura suporte carregamentos a ela solicitada. O processo de erosão, definido como a passagem de fluidos contendo partículas finas suspensas, tem grande influência na perda de vida útil e destruição das construções. A utilização de compósitos cimentícios como camada de reparo superficial pode apresentar melhora nas características de resistência ao desgaste. Com o objetivo de analisar o impacto de blendas de cinza volante e metacaulinita, no desempenho de compósitos cimentícios reforçados com fibras de PVA, foram produzidas 6 misturas com diferentes teores de cinza volante e metacaulinita, ou seja 0% + 50% (MC50), 10% + 40% (MCCV10), 20% + 30% (MCCV20), 30% + 20% (MCCV30) e 40% + 10% (MCCV40) e 50% + 0% (CV50). Nestas misturas o teor de cimento em relação ao material cimentício (em massa) é fixado em 50%. Além disso, foram produzidas outras duas misturas de referência (MCA1 e MCA2), com somente cinza volante, como material cimentício suplementar, e diferentes teores de água/material cimentício. A proporção em massa de cinza volante/material cimentício nestas duas misturas foi de 55%. Foram realizados ensaios de compressão axial e diametral e tenacidade à fratura nas matrizes, e ensaios de compressão axial, flexão, tração direta, dureza superficial e erosão nos compósitos. Os resultados dos ensaios na matriz indicam que a mistura com 10% de cinza volante e 40% de metacaulinita, MCCV10, apresentou menor porosidade e aumento da massa específica, resistência à compressão e tenacidade, destacando sua maior capacidade de absorver energia antes de fraturar. Os resultados dos ensaios nos compósitos também demonstraram que a mistura MCCV10 apresentou maior massa específica, resistência à compressão e módulo de elasticidade. Por outro lado, a mistura CV50, embora mantendo uma resistência à compressão significativa, se distingue por sua mais elevada capacidade de deformação na flexão e tração direta. Vale ressaltar que todos os compósitos produzidos apresentaram um comportamento de strain hardening quando submetidos a esforços de tração direta, com capacidade de deformação entre 1,5% e 2,9% e resistência pós-fissuração entre 3,6 MPa e 5,6 MPa. Na flexão, os compósitos também apresentaram elevada capacidade de deflexão (entre 10,8mm e 26,9mm) e tensão máxima pós-fissuração entre 7,8 e 9 MPa. No que diz respeito ao desgaste por erosão, os resultados não tiveram uma correlação direta com a resistência à compressão dos compósitos, pois os compósitos CV50, MCCV40 e MC50 apresentaram os menores desgastes por erosão, após 72 h de ensaios. Já os desgastes iniciais, após 12h de ensaios, foram menores nas misturas MC50, MCCV10 e MCCV40, que também apresentaram elevados valores de dureza superficial. Vale ressaltar que a camada de reparo com 2,5 cm de espessura não foi suficiente, uma vez que o desgaste atingiu a superfície do concreto em pontos distintos após 48h de ensaios. Os resultados também indicam que a redução do teor de água nas misturas, com somente cinza volante, foi benéfica para a redução da porosidade e do desgaste erosivo, e aumento da resistência à compressão, flexão e tração e módulo de elasticidade. No entanto a capacidade de deformação na tração e deflexão na flexão foram impactados negativamente.

Título da Dissertação: Comportamento de vigas protendidas confeccionadas com vergalhão BFRP e concreto com troca parcial por areia do mar
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 08 / 12 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

Os materiais naturais encontrados na natureza, como areia e água de rio são mundialmente utilizados nas construções. Encontrar um substituto para esses materiais tem sido o desafio de toda a comunidade da construção, de modo que se possa tornar a construção civil mais sustentável. Ultimamente a utilização de concretos confeccionados com areia e água do mar vem gradualmente se tornando uma opção, principalmente devido ao fato de que as propriedades mecânicas desses concretos, já se mostraram semelhante aos concretos comuns. O uso sustentável do (SSC) servira também para aliviar a tensão no uso das areias de rios, principalmente para projetos nas áreas costeiras, o que pode resultar no uso de materiais locais, economia de custo de transporte, acelerando a eficiência da obra. Entretanto, a corrosão das armaduras de aço, nessas estruturas, provocadas pelos íons cloretos, e ainda preocupante. Nos últimos anos, a utilização de diferentes formas de armaduras de (FRP) com o SSC tem sido bastante investigado, para a confecção de estruturas marinhas de grande durabilidade. Entre estes estudos destacam-se os que utilizam as barras de (FRP) protendidas internamente no concreto. O que se pretende nesse estudo, é verificar a capacidade resistente de vigas de concreto com areia lavada e com substituição de 30% da areia lavada por areia do mar, da praia de Copacabana, protendidas com barras de fibra de basalto (BFRP). A vantagem desse processo é o menor número de regiões da viga em contato com armadura protendida, diminuindo assim, a deterioração das armaduras pelos íons cloretos.

Título da Dissertação: Investigação sobre a resposta estrutural dinâmica não determinística e análise do conforto humano de edifícios.
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 07 / 12 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

Considerando-se o atual processo de verticalização das grandes cidades brasileiras, e tendo em mente que os projetos de edifícios altos, arrojados e esbeltos, têm apresentado valores inferiores a 1 Hz para as frequências naturais, além de baixos níveis de amortecimento, este trabalho de pesquisa objetiva o estudo do comportamento dinâmico não determinístico e a avaliação do conforto humano destes sistemas estruturais. Para tal, ao longo do estudo considera-se o projeto de um edifício de concreto armado, destinado para uso de escritórios comerciais, composto por 34 pavimentos e altura total de 102 m, localizado na cidade de Belo Horizonte/MG, quando submetido às ações das cargas de vento. O modelo em elementos finitos desenvolvido para a análise dinâmica do edifício em estudo foi gerado com base no emprego de técnicas usuais de discretização a partir da utilização do Método dos Elementos Finitos (MEF), via uso do programa ANSYS. Com base nos resultados alcançados ao longo desta investigação, em termos dos valores máximos médios dos deslocamentos e acelerações de pico, destaca-se que o sistema estrutural atende aos limites recomendados para o conforto humano para velocidades de vento de até 80 km/h. Todavia, considerando-se velocidades de vento mais elevadas (90 km/h a 126 km/h), o quadro é bastante distinto e os critérios de projeto referentes ao conforto humano não são atendidos.

Resumo

O movimento de massa do tipo queda de blocos em encostas rochosas tem se tornado um fenômeno bastante complexo e pouco estudado, envolvendo elevada velocidade e energia cinética. Geralmente, ocorre de movimentação. Devido a diferentes parâmetros que podem influenciar no resultado final, tais como a geometria dos blocos e da encosta, rugosidade da superfície, velocidade angular dos blocos durante o lançamento, e os coeficientes de restituição dos materiais envolvidos no processo, é extremamente difícil analisar este fenômeno, além de prever as trajetórias e alcances dos blocos ao longo da encosta. Dessa forma, este projeto de pesquisa tem como objetivo, compreender cada vez mais os fatores condicionantes e a susceptibilidade de ocorrência desse fenômeno. Para isso, serão estudados dois casos de perfis da encosta, convexa e côncava, analisando as influências da rugosidade através da distribuição probabilística da localização final dos blocos rochosos neste tipo de movimento de massa. Assim sendo, será aplicada a teoria do caos, a partir de simulações numéricas utilizando o software RocFall 8.018. Esta teoria, estudada e executada por Ignacio (2019), Ribeiro (2020) e Araujo (2021), trata de sistemas não lineares, em que uma pequena mudança nas condições iniciais de um evento, pode trazer consequências enormes e imprevisíveis na prática a longo prazo, o que ocorre de fato em eventos de queda de blocos. Os resultados mostraram que a teoria do caos pode ser aplicada para a análise do fenômeno de queda de blocos, destacando que os diferentes tipos de rugosidades das superfícies das encostas influenciam, significativamente, no comportamento fracamente ou fortemente caótico. Os estudos indicam, tanto para o perfil convexo quanto para o côncavo, que quanto maior o valor da rugosidade, maior a dissipação de energia do sistema bloco – encosta, sugerindo, portanto, um comportamento fracamente caótico (complexo) ao sistema. Portanto, pode-se confirmar a importância deste parâmetro para a compreensão do fenômeno de queda de blocos, podendo adequar eventuais projetos de mitigação de risco para este tipo de cenário.

Título da Dissertação: Estudo de compósitos cimentícios do tipo SHCC com o uso da metacaulinita e a sua avaliação quando utilizado no confinamento de concretos
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães
Defesa: 28 / 11 / 2023
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Na presente pesquisa foram desenvolvidos e caracterizados experimentalmente compósitos cimentícios do tipo SHCC reforçados com fibras curtas de PVA com elevados teores de metacaulinita, com o objetivo de utilizá-los como reforço de estruturas de concreto. O Compósito Cimentício Reforçado com Fibras do tipo Strain Hardening (SHCC) é um recente material com enorme potencial no ramo de reforço de estruturas, por possuir elevada ductilidade e o comportamento de enrijecimento na tração e na flexão. No entanto, este compósito contém elevado teor de cimento, cerca de duas a três vezes mais que o concreto convencional, se tornando pouco sustentável e econômico. Para contornar o impacto ambiental e econômico da sua produção, e ao mesmo tempo melhorar suas propriedades, normalmente, em sua fabricação é utilizado, como material suplementar, a cinza volante, contudo, esta adição mineral possui recursos limitados por se tratar de um resíduo da queima de carvão em termoelétrica. Assim, neste estudo, foi desenvolvido o compósito SHCC com alto teor de metacaulinita, visto a alta capacidade pozolânica desta adição e sua abundância de recursos no Brasil. Para o desenvolvimento dos compósitos foi estudado parâmetros como, a variação do teor de metacaulinita, água, areia e do comprimento da fibra de PVA. O SHCC com o teor de substituição parcial de 50% de cimento por metacaulinita apresentou melhor relação desempenho mecânico e sustentabilidade, com resistência à compressão de aproximadamente 59 MPa e à tração de 4 MPa, além de uma capacidade de deformação de 1,3%. Uma mistura do SHCC com a adição de um aditivo polimérico, com o objetivo de aumentar a aderência concreto-reforço, foi também testada. Corpos de prova de concreto com duas resistências (19 MPa e 28 MPa) foram confinados com o SHCC. No experimento foram variados os parâmetros: espessura da camada do reforço (1,7 cm e 2,2 cm), nível do dano nos concretos (50% e 80% da sua resistência à compressão, e sem dano), e a idade do reforço (7 e 28 dias). Em todos os casos estudados, o confinamento com o SHCC foi capaz de aumentar a resistência à compressão dos corpos de prova e reduzir o módulo de elasticidade, apresentando fator de eficiência em relação a resistência na faixa de 1,19-1,27, e se mostrando um excelente material para reforço de estruturas de concreto.

Resumo

Esta pesquisa teve por objetivo mostrar que a instabilidade de taludes pode ser considerada como um fenômeno crítico auto-organizado. Mais pormenorizadamente, as séries temporais dos deslocamentos horizontais de um conjunto de pontos escolhidos próximos e afastados da região de instabilização do talude, no domínio de análise, apresentaram, invariavelmente, evolução em lei de potência, expoentes, em sua maioria, com valores semelhantes, e coeficientes de correlação muito próximos da unidade. Isto sugere a existência de uma universalidade funcional da expressão em lei de potência, relativa aos deslocamentos horizontais próximos da ruptura, que se daria independentemente da geometria do talude considerado, dos parâmetros adotados para os materiais em análise e da localização dos pontos estudados. Por outro lado, o tempo intrínseco, que governa o fenômeno da ruptura em taludes, não é o tempo habitual t, mas o relacionado a (t c – t) α ou , onde t c e α são, respectivamente, o tempo de ruptura do talude e o expoente da lei de potência acima aludida, e que estudar este fenômeno pelo tempo t habitual é inexato. Isto possibilitou a adoção de uma medida temporal correta deste fenômeno de instabilização, que se traduziu em séries temporais dos deslocamentos horizontais com características muito simples – retas inclinadas – uma vez que o comportamento com o tempo é governado por (t c – t) α ou sua versão normalizada . Esta pesquisa determinou, também, os maiores expoentes de Lyapunov efetivos de cada um dos pontos monitorados. Os resultados mostraram claramente uma tendência assintótica ao valor nulo daqueles expoentes segundo uma lei de potência com o tempo, independentemente dos pontos selecionados estarem submetidos a diferentes estados de tensão, deformação e deslocamento no domínio de análise. Tal comportamento é típico de sistemas criticamente auto-organizados, em que interações espaciais e temporais de longo alcance se estabelecem entre os elementos constituintes do sistema, independentemente da distância dos pontos entre si ou da região de instabilização. Finalmente, cabe salientar que sistemas críticos auto-organizados, em razão de se posicionarem entre ordem e caos forte, situação marcadamente influenciada pelos seus expoentes de Lyapunov nulos, caracterizam-se por uma extrema fragilidade, os seus principais parâmetros apresentando comportamento oscilatório bastante acentuado, decorrente de perturbações internas ou externas ao sistema, ainda que reduzidas.

Resumo

A consideração de solos homogêneos por grande parte dos profissionais de engenharia ao se fazer um projeto de fundações pode se apresentar contra a segurança. A capacidade de carga do solo pode ser bastante reduzida no caso de uma lente de material com menor resistência presente a uma pequena profundidade. A presente dissertação objetiva a avaliação da influência de uma lente de material arenoso com menor compacidade em um solo predominantemente arenoso na capacidade de carga do solo. A análise numérica por elementos finitos foi realizada no software RS2 da Rocscience. Os estudos apontam que a lente de areia com menor compacidade pode reduzir significativamente a capacidade de carga do solo (Ziccarelli e Rosone, 2021). A modelagem foi realizada no Estado Plano de Deformações (EPD), com dimensão da fundação fixa, variação da profundidade relativa zi/B = 0,5 a 1,5, espessura relativa da lente variando de 0,1B a 0,5B (sendo B a largura da fundação) e variação o ângulo de atrito nas lentes de areia de menor compacidade. O modelo numérico é bastante sensível à discretização da malha de elementos finitos, sendo ele validado segundo o fator de capacidade de carga Nɣ. Para não haver diferenças nos resultados numéricos, apenas um modelo foi calibrado, e a partir dele, todos os demais esquemas de configuração foram realizados. Foi observado que o modo de ruptura de um solo homogêneo na presença de um material de menor resistência pode também ser alterado, em função das características do maciço e da lente de areia. A variação do modo de ruptura pode ser observada na saída do software RS2 e analiticamente por uma abordagem que considera a energia dissipada na ruptura (Santos, 2017). Ao término das análises foi verificado que há diferenças na capacidade de carga devido às espessuras das lentes de areia. Observou-se também que as curvas carga versus recalque sofrem alteração no seu formato, mesmo quando a carga de ruptura é a mesma, o que também foi possível observar nas deformações da modelagem numérica. Ábacos de Nɣ * reduzidos pela influência de uma lente de areia de menor compacidade são propostos. Estes ábacos poderão ser muito úteis nas aplicações, já que nem sempre o profissional de fundações terá um software disponível para a avaliação da capacidade de carga mais acurada. Por fim, um estudo de caso é apresentado em sapata quadrada de 1 m de lado. Os resultados experimentais da prova de carga são comparados ao método teórico de Vesic (1975), a uma modelagem numérica anterior realizada por Gomes (2017) e à pesquisa atual, que permite verificar a influência da lente de areia de menor compacidade nos resultados.

Resumo

Esta pesquisa teve por objetivo estudar a variabilidade vertical de diversos registros de ensaios de cravação de cone com medida de poro- pressão CPTu em 3 (três) depósitos argilosos moles saturados, localizados em 2 (dois) municípios, Sarapuí em Duque de Caxias, Santa Cruz e Recreio dos Bandeirantes na cidade do Rio de Janeiro. Mais especificamente, o trabalho procurou responder à questão de uma eventual aleatoriedade presente nos sinais destes ensaios, monitorando a variação das resistências de ponta e atrito lateral, bem como da poro-pressão, com a profundidade dos depósitos sedimentares. Para tanto, utilizou-se a análise R/S, um dos instrumentos matemáticos típicos da investigação de sinais fractais temporais auto-semelhantes, presentes em diversos fenômenos (dados hidrológicos, mercado de ações, dados sísmicos, dados de emissão acústica durante o carregamento de diferentes materiais, eletroencefalogramas, eletrocardiogramas etc.). Os resultados mostraram, definitivamente, que a variação dos sinais com a profundidade dos depósitos não é aleatória (expoentes de Hurst fortemente diferentes de 0,5), situação em que a memória destes sinais seria de curto alcance, fazendo com que a correlação entre eles deixasse de existir, para profundidades paulatinamente crescentes. Neste sentido, é lícito afirmar que todos os dados experimentais analisados neste trabalho estão impregnados de memória de longo alcance, sugerindo que a correlação entre eles mantem-se fortemente, mesmo para pontos espaciais largamente espaçados, em cada ensaio investigado. Os resultados mostraram cabalmente que os expoentes de Hurst de todos os ensaios situaram-se, invariavelmente, no intervalo , muito próximos da unidade, o que sugere a presença, nos sinais analisados, de persistência, estando os dados positivamente correlacionados, havendo, portanto, uma maior probabilidade de continuar uma tendência de alta ou baixa com a profundidade. No que concerne às intensidades de correlação, a maioria os ensaios apresentou uma variação dos valores próximos de 100%, corroborando as tendências sugeridas pelos expoentes de Hurst, ou seja, que os registros experimentais encontram-se fortemente correlacionados, independentemente da posição dos pontos em estudo, quer sejam eles mais superficiais ou profundos, no depósito sedimentar.

Resumo

A capacidade de carga é usualmente estimada através de ensaios in situ, uma vez que eles são os mais utilizados nas investigações para projetos, em particular em projetos de fundações. Alguns métodos são usualmente empregados no Brasil, a maior parte baseada em correlações do NSPT das sondagens à percussão com a resistência de ponta do cone, enquanto outros adotam diretamente os resultados do ensaio SPT. Na utilização destes métodos, fatores corretivos procuram considerar as diferenças de comportamento entre o cone, considerado como uma estaca miniatura prensada, e as estacas, cada qual com seu processo executivo. Fatores de escala são também considerados, mesmo que, em alguns métodos, de forma combinada com os fatores de execução. No exterior, o ensaio de cone é usualmente utilizado no projeto de fundações profundas, dispensando-se o uso das sondagens à percussão, já que o ensaio de cone tem muitas vantagens, como sua repetibilidade e continuidade de leituras ao longo de todo o perfil. Se o ensaio de cone é disponível no Brasil, as correlações não precisam ser utilizadas, o que reduz a incerteza nas estimativas de capacidade de carga. Com base num banco de dados da literatura, envolvendo estacas cravadas instrumentadas, com separação da carga de atrito da capacidade de carga global medida no topo da estaca nos ensaios, esta pesquisa procurou comparar alguns métodos de estimativa de capacidade de carga, de caráter semiempírico, aferindo não apenas a capacidade de carga global, mas também as parcelas de ponta e atrito. Além dos métodos usuais da prática brasileira, esta pesquisa incluiu o método do ICP (Imperial College Pile), que tem sido considerado, pela literatura estrangeira, como o melhor método semiempírico utilizado na atualidade. A autora procurou descrever o método do ICP com detalhe, uma vez este ser o único, dos métodos analisados, pouco conhecido na prática brasileira. Uma análise crítica foi elaborada, visando discutir pontos que merecem ainda um aperfeiçoamento futuro, uma vez que o que se espera não é apenas uma aferição da capacidade de carga global, mas uma boa capacidade de previsão das parcelas de atrito e ponta. Algumas questões de interesse, como as cargas residuais aprisionadas nas estacas cravadas, antes da realização dos ensaios, não foram contempladas nesta fase dos estudos comparativos. Algumas sugestões são apontadas para a continuidade dos estudos.

Título da Dissertação: Influência do teor de metacaulinita na avaliação da aderência de compósitos cimentícios reforçados com fibras, como reparo de estruturas de concreto.
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães e Profa. Regina Helena Ferreira de Souza
Defesa: 30 / 10 / 2023
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Atualmente, verifica-se que a deterioração de estruturas de concreto e intervenções de reparo tem se tornado um problema recorrente. Uma boa aderência na interface reparo-concreto é essencial na aplicação de reparos. No entanto, essa aderência depende das propriedades físicas-químicas e mecânicas dos materiais, além da rugosidade na superfície do concreto. Esse trabalho aborda um programa experimental que busca avaliar a aderência entre um substrato de concreto e compósitos cimentícios reforçados com fibras com diferentes teores de metacaulinita, utilizada como adição cimentícia. Foram testadas quatro misturas de compósitos cimentícios reforçados com fibra. As diferentes misturas foram caracterizadas através de ensaios físicos e mecânicos. Para o estudo da aderência entre o concreto e os compósitos cimentícios, foram fabricados corpos de prova prismáticos e cilíndricos compostos (concreto/reparo). Foram realizados dois tipos de ensaios de aderência no conjunto reparado, os ensaios de cisalhamento oblíquo (slant shear) e o de tração por compressão diametral. Nos ensaios de tração por compressão diametral foram utilizados 3 tipos de rugosidades e nos ensaios de cisalhamento oblíquo foi utilizada somente uma rugosidade. Além disso, nos ensaios de cisalhamento oblíquo foram utilizadas três diferentes angulações (20º, 25º e 30º) da superfície inclinada de aderência concreto-compósito. O substrato utilizado foi um concreto convencional e os materiais de reparo frescos foram aplicados sobre o concreto endurecido. Após 28 dias da moldagem do reparo, os conjuntos reparados foram ensaiados. Na caracterização das misturas utilizadas como material de reparo, observou-se que as misturas com presença de metacaulinita obtiveram resistência à compressão e módulo de elasticidade semelhantes a mistura sem metacaulinita aos 28 dias. Com relação a resistência à flexão, observouse uma diminuição com o aumento do teor de metacaulinita, enquanto a capacidade de deflexão obteve um aumento. Após a análise dos resultados de aderência, pode-se observar que o maior teor de metacaulinita proporcionou um melhor desempenho com relação a resistência de aderência, obtida nos diferentes ensaios, e a coesão entre o concreto e o compósito.

Título da Dissertação: Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de passarelas mistas (aço-concreto) submetidas a carregamentos induzidos por pedestres.
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 27 / 10 / 2023
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Considerando-se os recentes avanços tecnológicos e científicos, os projetos de passarelas têm sido concebidos cada vez mais leves e esbeltos, provocando uma redução dos valores das frequências naturais dessas estruturas, ocasionando aumento dos riscos de ressonância com referência aos carregamentos induzidos pelos pedestres. Assim sendo, o objetivo deste trabalho de pesquisa é o de investigar o comportamento estrutural dinâmico de passarelas mistas (aço-concreto), quando submetidas às ações dinâmicas produzidas por pedestres, tendo em mente as metodologias de análise existentes na literatura técnica. Ao longo do texto são apresentados os modelos matemáticos tradicionais utilizados para a caracterização da ação humana, os métodos expeditos para análise dinâmica de passarelas, além dos critérios de conforto humano estabelecidos pelas normas de projeto vigentes. Além disso, neste trabalho de pesquisa a resposta estrutural dinâmica das passarelas, também é investigada com base no emprego de modelos biodinâmicos, representativos dos pedestres, de maneira a levar em consideração as propriedades dinâmicas dos indivíduos e o efeito da interação dinâmica pedestre-estrutura. As metodologias de análise são aplicadas sobre três projetos estruturais de passarelas mistas (aço-concreto) com vãos de 27,2m, 32m e 36m, respectivamente, todas situadas na cidade do Rio de Janeiro/RJ, Brasil. A modelagem numérica das estruturas foi desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS. Com base nos resultados alcançados, foi observado que as normas e recomendações de projeto ainda não refletem os avanços das pesquisas acerca do tema e apresentam critérios de conforto humano conservadores. De outra forma, metodologias de análise mais recentes, tais como os guias de projeto SÉTRA e HIVOSS, tem se mostrado mais próximas do comportamento real das passarelas. Por outro lado, cabe ressaltar que os modelos matemáticos tradicionais de carregamento dinâmico, e mesmo os guias de projeto SÉTRA e HIVOSS produzem respostas dinâmicas (acelerações de pico) superiores quando comparadas aquelas determinadas a partir do emprego de modelos biodinâmicos para simular as ações dinâmicas induzidas pelos pedestres. Desta maneira, fica claro que a utilização dos modelos biodinâmicos é relevante para a avaliação final do conforto humano de passarelas de pedestres, de maneira mais realista, e que ainda existe uma demanda significativa no que concerne ao desenvolvimento de pesquisas sobre este tema.

Resumo

Foi realizada uma campanha de ensaios de cisalhamento direto nas areias do Porto do Açu visando conhecer o comportamento deste material em relação à resistência ao cisalhamento, permeabilidade e compressibilidade. Realizaram-se ensaios de cisalhamento direto em amostras secas moldadas em quatro diferentes domínios de compacidade relativa: muito fofa, fofa, medianamente compacta e compacta. Em cada um destes domínios foram realizados ensaios em quatro diferentes valores de tensão normal nominal (n), 50 kPa, 150 kPa, 300 kPa e 500 kPa. Os ensaios permitiram uma vasta análise das características das curvas / x h e h x v, verificando-se as variações nessas curvas motivadas pelas mudanças de CR e de , conhecendo-se a influência desses fatores sobre a resistência de pico (’) e sobre a magnitude e sentido da movimentação vertical do top cap na ruptura (vr), na ocorrência de contração ou dilatação do corpo de prova. Foi determinado o ângulo de atrito a volume constante (cv), de acordo com o modelo teórico proposto por Taylor (1948), e aprimorado por Atkinson e Bransby (1978), obtendo-se para as areias do Porto do Açu valor variando entre 24° e 26°. Do estudo das variações do deslocamento vertical do top cap, foi determinada uma curva que relaciona índice de vazios crítico e tensão normal nominal crítica, considerada análoga à linha de estado crítico proposta por Lee e Seed (1967). Esta curva indica uma divisão no comportamento dilatante ou contrátil das areias do Porto do Açu na ruptura, estabelecendo-se se uma determinada amostra, num dado índice de vazios, quando cisalhada sob uma certa tensão normal, sofrerá dilatação ou contração na ruptura. O módulo edométrico (Eedo) situou-se entre 6 MPa e 226 MPa (para tensões normais entre 12,5 kPa e 1600 kPa) e o coeficiente de permeabilidade (k) variou entre 1,9×10-3 cm/s e 1,19×10-3 cm/s (amostra fofa e compacta).

Título da Dissertação: Estudo numérico de ligações tubulares tipo T com reforço de chapa submetidas a esforços normais de compressão no banzo
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva e Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 05 / 10 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

Os perfis tubulares possuem seu destaque no cenário da engenharia estrutural por apresentarem propriedades geométricas com elevada rigidez à compressão, flexão e torção, principalmente quando comparados com perfis de seção aberta de mesma massa. Além disso, a sua ampla possibilidade na utilização por arquitetos quanto ao seu aspecto estético é um fator que também impulsiona sua aplicação nas obras. Apesar da sua aplicabilidade na construção civil ser relativamente recente, seu uso vem sendo fomentado pela indústria em conjunto com o desenvolvimento do meio acadêmico em fornecer novas diretrizes e parâmetros nos critérios de dimensionamento dessas estruturas. Nesse contexto, este trabalho tem o objetivo de investigar o comportamento estrutural de ligações tubulares do tipo T com perfis SHS, com o montante comprimido, com reforço de chapa na parede conectada do banzo e submetidos a esforços normais de compressão no banzo. É investigada também a influência que a chapa de reforço tem no comportamento da ligação, assim como os diferentes níveis de espessura influenciam a alteração do modo de falha dessas ligações, uma vez que as normas EN1993-1-8 e NBR 16239 ignoram a presença concomitante das espessuras do banzo e do reforço, orientando somente a substituição de uma pela outra. Os modelos numéricos, desenvolvido no software ABAQUS, foram calibrados com ensaios experimentais de diferentes pesquisas, contemplando condições de contorno distintas e diversas propriedades geométricas, aumentando o grau de confiabilidade dos resultados gerados. A análise paramétrica foi separada em duas etapas, a primeira focada somente em investigar a influência que a chapa de reforço provoca no aumento da resistência da ligação e a segunda em entender, em quais desses modelos, a presença de níveis distintos de esforço axial de compressão no banzo provocam uma redução na resistência. Foram observados modos de falha combinados e foi feita uma avaliação do nível da tensão de von Mises nesses modelos, considerando sempre o critério de deformação limite como forma de obtenção da capacidade resistente da ligação. Os resultados da análise paramétrica confirmaram pesquisas anteriores em que as normas EN1993-1-8 e NBR 16239 necessitam ser reavaliadas quanto a resistência das ligações com chapa de reforço, além de que o parâmetro que correlaciona as tensões no banzo também deve ser revisto, uma vez que as normas levam a resultados contrários à segurança em algumas combinações geométricas no que diz respeito a esse parâmetro. Ao final da pesquisa são propostas novas formulações com maior correlação com os modelos numéricos, tanto para ligações reforçadas quanto para o coeficiente das tensões no banzo devido a diferentes níveis de esforço normal de compressão.

Resumo

Solos compressíveis é uma temática bastante discutida em projetos geotécnicos. Nesse contexto, o avanço em pesquisas relacionadas a solos moles contribuiu de forma significativa para o desenvolvimento da mecânica dos solos. No território nacional, o estudo de solos moles se desenvolveu através da necessidade de expandir a malha urbana para solos de característica de baixa resistência. Diversos tipos de técnicas para melhoramento desses solos foram sendo desenvolvidas a fim de fornecer reforço para os diversos tipos de construções. Nesse cenário, a presente dissertação foi elaborada com o intuito de fornecer maior conhecimento a respeito da técnica Deep Soil Mixing-DSM. O método foi criado nos anos 50 nos Estados Unidos, contudo a técnica foi sendo aperfeiçoada através da contribuição de diversos países ao longo dos anos. No Brasil, ainda é um campo pouco explorado quando comparado com as técnicas convencionais. O presente trabalho teve por objetivo avaliar o comportamento geotécnico através de método analítico e numéricos na construção de um aterro sobre solos moles, localizado no Aeroporto Salgado Filho em Porto Alegre-RS. Para a metodologia analítica foi aplicado o manual elaborado pela órgão que administra as rodovias nos EUA ,a FHWA, para a análise numérica foi aplicado os programas SETTLE 3D e RS2, afim de comparar com a instrumentação de campo e o resultados gerados no trabalho de Assis (2016) no programa Plaxis 2D. Os resultados analíticos apresentaram-se dentro da faixa do monitoramento de campo, ratificando o seu bom desempenho em projetos de DSM em projetos geotécnicos. Nas análises numéricas, o RS2 apresentou valores mais próximos do monitoramento real e do Plaxis 2D, em contrapartida apesar de algumas limitações do programa, o SETTLE 3D se mostrou uma boa ferramenta de fácil aplicação e com geração de boas estimativas. A principal divergência no estudo consiste na real influência da geogrelha na análise do estudo em decorrência de divergência geradas na análise das tensões. No geral, os softwares apresentaram resultados satisfatório, no entanto sua aplicação carece de um estudo cuidadoso dos parâmetros geotécnicos estimados.

Resumo

No presente trabalho, é conduzida uma análise das movimentações inerentes a um talude de corte, localizado em uma via rodoviária de notável relevância no âmbito estadual do Rio de Janeiro. Esse declive, predominantemente composto por uma matriz remanescente de natureza arenosa, apresentou manifestações de deslocamentos persistentes ao longo do intervalo temporal compreendido entre os anos de 2006 e 2021. Nesse contexto, o presente estudo empreendeu uma busca pela associação entre as movimentações, que foram verificadas e documentadas por meio de campanhas geotécnicas de instrumentação, e as avaliações relativas a deformações horizontais, facilitadas por meio da utilização do software RS2. Análises de estabilidade foram também executadas, fazendo uso de programas computacionais que adotam o método dos elementos finitos (RS2) e o método de equilíbrio limite (Slide 2). As análises de estabilidade juntamente com o estudo de deformações horizontais, foram fundamentadas nas oscilações identificadas nos níveis piezométricos, as quais se evidenciaram durante os períodos de alta pluviosidade. Tais níveis foram obtidos mediante aferições realizadas por dispositivos sensores de Indicadores de Nível d’água, convenientemente dispostos na área em estudo. Os resultados das leituras de inclinômetros, quando comparados com os resultados previstos nas análises de elementos finitos, apresentam concordância na ordem de grandeza. Paralelamente, procedeu-se a uma meticulosa comparação entre distintos métodos de avaliação de estabilidade geotécnica, os quais propiciaram a obtenção de fatores de segurança em cenários diversos do talude estudado. Dentre essas situações, destacou-se a condição de saturação quase plena do maciço, que culminou na obtenção de fatores de segurança levemente inferiores a 1,00, representando a iminência de colapso da massa geológica analisada.

Resumo

O foco deste estudo é o fenômeno da liquefação, que acontece em solos saturados ou com elevado nível de saturação, nos quais ocorre uma perda de resistência durante a fase de cisalhamento. Esse fenômeno é frequentemente observado em solos arenosos siltosos fofos, além de argilas sensíveis. Quando dispostos hidraulicamente no interior de barragens, os rejeitos depositados manifestam uma tendência a exibir elevados níveis de saturação e índices de vazios, circunstâncias que favorecem a manifestação do fenômeno da liquefação. A ocorrência deste fenômeno tem sido apontada como a principal causa em vários incidentes de colapso de barragens de rejeitos, como por exemplo a catástrofe da Barragem B1 em Brumadinho (MG) no ano de 2019 e pelo desastre ocorrido na Barragem do Fundão em Mariana (MG) no ano de 2015. A avaliação da susceptibilidade à liquefação desempenha um papel de extrema relevância em barragens de rejeitos, especialmente quando são confirmadas características contráteis. No contexto brasileiro, o estudo da liquefação estática tem sido prioridade devido às peculiares propriedades geotécnicas dos depósitos granulares. Diversos métodos estão à disposição para a avaliação do potencial de liquefação intrínseco ao solo; entretanto, o ensaio de penetração do cone com medições de poropressão (CPTu) surge como interesante no âmbito geotécnico, uma vez que permite a estimativa direta de propriedades in-situ dos depósitos, englobando o sendo possível estimar o parâmetro de estado (ψ). O presente trabalho tem por objetivo realizar uma comparação de metodologias, Robertson (2010) e Plewes et. al (1992) para estimar o parâmetro de estado em três barragens de rejeito com base em ensaios do tipo CPTu.

Título da Dissertação: Estudo numérico dos conectores T-Perfobond com mesa não soldada em vigas mistas de aço e concreto
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva e Profa. Monique Cordeiro Rodrigues
Defesa: 11 / 09 / 2023
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A utilização de estruturas mistas de aço e concreto tem se tornado cada vez mais frequente na construção civil devido à eficiência e economia que oferecem. Essas estruturas permitem uma montagem rápida de seus elementos, aproveitando as propriedades mecânicas de cada material, com o aço atuando em tração e o concreto em compressão. A interação entre esses materiais é fundamental para o bom desempenho do sistema, e para isso, são empregados conectores de cisalhamento. Dentre os conectores estudados, destaca-se o T-Perfobond, que oferece excelente capacidade resistente, porém apresenta uma capacidade de deslizamento relativamente baixa. A partir do avanço das pesquisas nessa área, surgiram modelos com variações que incorporam alta capacidade de deslizamento, como o T-Perfobond com a mesa não soldada. Deste modo, este trabalho tem por objetivo estudar o comportamento do conector T-Perfobond com a mesa não soldada a partir do desenvolvimento de uma análise numérica em ensaios do tipo push-out, identificando a influência das seguintes variáveis: resistência do concreto, resistência do aço, espessura da mesa e da alma e da altura do conector. A fim de validar os modelos numéricos propostos, os resultados obtidos em termos de carga versus deslizamento e os modos de falha foram comparados com os dados experimentais já existentes. Através da análise paramétrica, concluiu-se que, na maioria dos casos, tanto o aumento da resistência do concreto quanto do aço resultou em um ganho na capacidade de carga, sendo mais significativa a variação do concreto. As exceções estão relacionadas ao modo de falha no aço ou no concreto, onde há um patamar limite relativo a esse ganho. O aumento da altura do conector e da espessura apresentaram um discreto aumento na capacidade de carga devido à robustez elevada do conector. Com relação à ductilidade, foi verificado que o aumento da resistência do concreto proporcionou maior ductilidade, ao passo que o aumento de resistência do aço diminuiu a capacidade de deslizamento devido a maior transferência de esforços para o concreto. Os modos de falha ocorreram na maioria dos casos pelo esmagamento do concreto da região frontal e no entorno do conector, bem como pela plastificação do conector. Em situações em que foram utilizados conectores com espessura ou altura elevadas, houve o aparecimento de fissuras de cisalhamento. Os resultados da análise paramétrica permitiram a comparação com formulações já existentes na literatura, revelando uma divergência em relação à capacidade de carga. Com isso, foi elaborado uma formulação analítica para o dimensionamento da resistência deste tipo de conector, considerando os diferentes modos de falha. Os resultados mostraram uma concordância satisfatória com os valores obtidos na modelagem numérica, estando dentro do intervalo estabelecido pela norma americana em termos de confiabilidade estrutural.

Título da Dissertação: Análise de Enterramento de Duto Submarino em Região de Águas Ultraprofundas
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira e Prof. Armando Prestes De Menezes Filho
Defesa: 31 / 08 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

Em águas profundas, os dutos são comumente projetados para serem simplesmente apoiados no leito marinho, ou seja, sem a aplicação de ações específicas para enterrá-los. O enterramento inicial é determinado pelo peso próprio do duto, pela capacidade de suporte do leito marinho e pelos efeitos dinâmicos que ocorrem durante a instalação, como a concentração de tensões e a movimentação da embarcação. Nesse contexto, uma caracterização adequada do leito marinho por meio de rigorosa campanha de investigação geotécnica é essencial para prever com maior precisão o enterramento inicial. O processo de realização de ensaios in situ e coleta de amostras no leito marinho, em águas profundas, apresenta desafios. É necessário tomar cuidados quanto à calibração dos equipamentos que serão submetidos a altas pressões, bem como no processo de retirada de amostras indeformadas. O presente estudo visa apresentar os principais ensaios geotécnicos para caracterização do leito marinho e os desafios associados a estes, bem como os mais relevantes métodos de previsão de enterramento inicial de um duto (analíticos e numéricos). Por fim, é realizada comparação entre os resultados de enterramento obtidos por meios analíticos e por software de elementos finitos. Como esperado, os métodos analíticos mais modernos apresentaram resultados similares aqueles obtidos por modelagem numérica.

Resumo

Em vista da falta de consenso em relação ao comprimento de transferência, esta pesquisa pretende estudar a aderência das armaduras no nosso mercado, visando esclarecer seu comportamento em relação à aderência e a transferência da força de protensão. Este trabalho apresenta os resultados das investigações em duas partes, teórica e experimental, sobre a aderência de cordoalhas de sete fios com diâmetro de 15,2 mm, pré-tracionadas e pré-aderentes em concreto de 45 MPa. A primeira parte consistiu em uma análise teórica sobre a determinação do comprimento de transferência. Para isso, foram utilizados modelos analíticos já estabelecidos na literatura corrente e nas normas técnicas NBR 6118 (2014), ACI 318 (2019), FIB MODEL CODE (2010) e EUROCODE 2 (2004). Já a segunda parte da pesquisa consistiu em ensaios de laboratório, realizados no Laboratório do Departamento de Engenharia de Civil, da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). O método de ensaio adotado foi o Método ECADA, o qual divide-se em três partes: (1) protensão e concretagem (2) medição do comprimento de transferência das vigas nas operações de retirada da protensão; (3) ensaios de arrancamento e análise do deslizamento da cordoalha em função da variação de força de protensão, nos quais estudou-se a tensão de aderência. Os resultados experimentais foram comparados aos resultados teóricos, podendo-se então avaliar o comportamento da força de protensão e o cálculo do comprimento de transferência em peças de concreto protendido pré- tracionadas. Para os ensaios realizados, foi possível medir os comprimentos de transferência das Amostras 1 e 2, que apresentaram valor inferior ao previsto pelas normas, mostrando que estas estão a favor da segurança.

Título da Dissertação: Durabilidade de compósitos cimentícios reforçados com fibras de PVA com elevada capacidade de deformação frente ao ataque de sulfato de sódio e de magnésio
Linha de Pesquisa: Análise, modelagem e experimentação de estruturas de concreto e materiais cimentícios em geral
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães
Defesa: 28 / 08 / 2023
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

A deterioração de estruturas na Engenharia Civil tem gerado preocupações sobre durabilidade, levando a busca por materiais inovadores como alternativas para reparos e reforços. O compósito cimentício com enrijecimento na tração (SHCC) desponta como solução com características mecânicas superiores, alta tenacidade e controle de abertura de fissuras. Porém, sua aplicação em ambientes sulfatados enfrenta lacunas de conhecimento devido à falta de documentação e regulamentações. Este estudo aborda o comportamento do SHCC após envelhecimento de até 1092 dias em sulfato de sódio e sulfato de magnésio, usando amostras em cura em água com hidróxido de cálcio pelo mesmo período, como referência. O estudo abordou 3 variações de misturas, com diferentes teores de cinza volante e água de amassamento. Foram realizados ensaios de compressão axial e flexão em quatro pontos, para avaliar as propriedades mecânicas, e ensaios de absorção, porosidade, massa específica, expansão e MEV para estudo das propriedades físicas. Os resultados mostraram que as misturas de compósito cimentício reforçado com fibras tiveram um bom desempenho em sulfato de sódio, sendo equiparado em muitas propriedades com as amostras de referência. Para o envelhecimento em sulfato de magnésio, todas as misturas apresentaram, aos 1092 dias, alterações significativas em absorção de água, porosidade, expansão, resistência à compressão, tensão de primeira fissura e máxima, bem como na capacidade de deflexão dos compósitos, quando comparados com as amostras de referência.

Título da Dissertação: Análise numérica de colunas tubulares quadradas constituídas de aços inoxidáveis austenítico, ferrítico e duplex
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima e Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 24 / 08 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

Estruturas tubulares são largamente utilizadas na Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e Austrália. Elas possuem uma alta eficiência estrutural, sendo bastante resistentes à esforços axiais, de torção e efeitos combinados. Estruturas tubulares são leves e possuem menor área de seção transversal em relação a seções abertas, proporcionando economia na pintura da estrutura, menores custos de proteção contra o fogo e manutenção da estrutura. O dimensionamento de estruturas tubulares em aço inoxidável, de acordo com as normas vigentes, baseia-se em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono, mesmo o aço inoxidável apresentando comportamento bastante distinto. Em detalhe, a curva tensão versus deformação do aço inoxidável não possui um patamar de escoamento bem definido, e ainda, é possível observar um comportando não linear iniciando-se em baixos valores de tensão. Além de não levar em consideração o comportamento não linear do aço inoxidável para o dimensionamento de estruturas tubulares, a norma europeia EN1993-1-4 utiliza a mesma curva de flambagem no dimensionamento de estruturas tubulares para os três tipos de aços inoxidáveis considerados nesta dissertação: austenítico, ferrítico e duplex. Esta dissertação objetiva estudar o comportamento estrutural de colunas constituídas de aços inoxidáveis austenítico, ferrítico e duplex submetidas à compressão axial, avaliando a curva de flambagem do EN1993-1-4, o dimensionamento pelo Método da Resistência Contínua (CSM) e pelo SCI-P413 e os limites de esbeltez da classe 3 para elementos comprimidos existentes na literatura. O estudo foi feito por meio de uma análise paramétrica com a utilização de um modelo numérico de análise não linear desenvolvido no programa ANSYS 22 e validado com base nos resultados experimentais presentes na literatura. O dimensionamento pelo EN1993-1-4 apresentou resultados conservadores, havendo diferença acerca do comportamento do aço inoxidável austenítico em relação dos outros tipos pois apresentou resistência para colunas com índice de esbeltez intermediária abaixo da curva de dimensionamento. O dimensionamento pelo CSM apresentou também resultados conservadores, porém mais assertivo que o EN1993-1-4, principalmente para colunas curtas. O dimensionamento pelo SCI-P413 apresentou resultados mais seguros para o aço inoxidável austenítico, porém mais conservadores para os aços inoxidáveis ferrítico e duplex. Com base nos resultados, foi proposto um método de dimensionamento modificado baseado no dimensionamento do EN1993-1-4 para melhorar o dimensionamento de colunas, levando em consideração uma curva de dimensionamento para cada tipo de aço inoxidável. Também foi concluído que o limite de esbeltez da classe 3 para elementos comprimidos proposto na literatura é mais adequado que o do EN1993-1-4.

Resumo

A indústria mineradora gera uma quantidade significativa de resíduos de minérios que são descartados durante o processo de mineração e beneficiamento. Embora os minerais tenham uma importância econômica significativa, as barragens de rejeito apresentam como desvantagem o risco de ruptura que, em caso de ocorrência, causa grandes impactos socioeconômicos e ambientais negativos. A ruptura da Barragem I da mineradora Vale em Brumadinho, Minas Gerais, no ano de 2019, exemplifica o potencial risco envolvido na operação dessas estruturas. A liquefação foi identificada como a causa mais provável da ruptura, que ocorre quando um solo saturado é submetido por algum motivo a um acréscimo de poropressão e consequente redução da tensão efetiva a ponto do material se comportar temporariamente como um líquido. Investigações realizadas a pedido do Ministério Público Federal, com o objetivo de identificar possíveis causas da ruptura, levaram em consideração o histórico de construção, geometria, condição de fluxo e dados históricos de monitoramento. O nível do lençol freático foi considerado um agravante, embora dados de instrumentação apontem que já havia ocorrido um rebaixamento após 2,5 anos de inatividade. Em busca de compreender o ocorrido, os pesquisadores de CIMNE modelaram numericamente a Barragem I a partir do programa Plaxis, utilizando o modelo constitutivo CASM, proposto por Yu (1998). O presente trabalho tem como objetivo analisar o fenômeno da liquefação estática ocorrido no acidente da Barragem I. Para isso, foi reproduzida a geometria e foram considerados os períodos de construção dos alteamentos, enchimento da barragem e o nível d’água mais representativo no momento da ruptura. Contudo, deslocamentos de baixa escala não indicaram instabilidade na barragem. A barragem foi, então, condicionada a um período de 100 anos, mas os deslocamentos mantiveram-se ínfimos e o fator de segurança aumentou ligeiramente. Uma expedição de perfuração estava em curso no dia da ruptura. A posição do furo atingiu uma região compressível próxima à fundação. Neste contexto, as condições do furo foram simuladas com o objetivo de compreender os excessos de poropressão gerados. A sobrepressão máxima atingida pelo software permitiu observar que as deformações permaneceram irrisórias, mas os incrementos de deformações tiveram um aumento relativo inédito dentro de um período curto de tempo estabelecido na análise. Adicionalmente, a trajetória de tensões revelou uma redução das tensões efetivas após atingida a resistência de pico. A identificação do processo de liquefação em uma pequena região, sugere a possibilidade de uma ruptura progressiva ao longo de toda a superfície de plastificação obtida nas simulações numéricas, correspondente à superfície de ruptura observada na realidade.

Título da Dissertação: Análise do processo de adensamento aplicado ao fechamento de reservatório de rejeito de bauxita
Linha de Pesquisa: Análise de problemas de estabilidade na área de geotecnia
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Fontenla Sieira e Prof. Armando Prestes de Menezes Filho
Defesa: 17 / 08 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

Durante a concepção do projeto de fechamento de uma barragem de rejeitos são definidas as etapas de monitoramento geotécnico e ambiental. Uma das vertentes do monitoramento geotécnico é o acompanhamento da evolução do processo de adensamento na camada de rejeito o qual pode gerar recalques na superfície de conformação. A previsão deste processo permite a preparação para o tempo que será despendido até que os recalques não sejam significativos. A estimativa aponta o período em que o reservatório ainda poderá demandar ajustes na superfície antes que possa ser reflorestado, o fato se deve porque os pontos de abatimento tendem a acumular água que, por sua vez, dificulta o crescimento da vegetação. O presente trabalho teve como objetivo analisar a aderência de duas metodologias para previsão do processo de adensamento confrontando-as com os resultados obtidos em campo, além de apresentar as etapas do processo de fechamento de um reservatório nos âmbitos legais nacionais e internacionais abrangendo os contextos geotécnicos, ambientais e sociais. A primeira metodologia consistiu na obtenção dos parâmetros de entrada para a Teoria Clássica do Adensamento a partir de ensaios de piezocone e de palheta. A segunda correspondeu à modelagem numérica, no programa PLAXIS 2D, utilizando como dados de entrada os parâmetros obtidos por ensaios triaxiais e de adensamento induzido por força de percolação. A terceira se baseou na construção gráfica de Asaoka a partir dos resultados de recalque de um dos pontos monitorados. Os valores encontrados em campo foram advindos de monitoramento topográfico. As metodologias foram analisadas com diversas hipóteses a fim de reproduzir o cenário obtido em campo, sendo a variação do módulo edométrico a mais relevante para a primeira e a consideração de uma crosta ressecada sobre a camada de rejeito, a mais relevante para a segunda. Confrontando os cenários com os resultados de campo, a modelagem numérica apresentou a melhor aderência, destacando o potencial de análises por elementos finitos em problemas geotécnicos complexos, como é o caso de barragens de rejeitos.

Título da Dissertação: Avaliação do potencial de liquefação e análises 2D e 3D da percolação e estabilidade de uma barragem de rejeitos, alteada por montante, a partir de métodos de elementos finitos e equilíbrio limite
Linha de Pesquisa: Análise de problemas de estabilidade na área de geotecnia
Orientador(es): Profa. Denise Maria Soares Gerscovich e Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 17 / 07 / 2023
Fonte de Recursos: -

Resumo

O fenômeno da liquefação é apontado como o principal mecanismo que levou a ruptura da Barragem B1 em Brumadinho (MG), ocorrida em 2019. A estrutura havia sido construída pelo método de montante, que foi proibido pela legislação brasileira logo após a ruptura da barragem. A Resolução Nº 95 da ANM , de 7 de fevereiro de 2022 estabelece a obrigatoriedade da descaracterização de qualquer barragem que tenha sido construída pelo método de montante, impondo a necessidade de avaliação da suscetibilidade á liquefação e a realização de análises de estabilidade que considerem condições de mobilização de resistência não drenada. Este trabalho tem como objetivo apresentar uma análise de percolação e estabilidade por meio de modelagem numérica em três dimensões (3D) de uma barragem de rejeitos construída pelo método de montante, comparando os resultados com análises convencionais em 2D. O modelo geológico-geotécnico 3D foi desenvolvido com base nas investigações e dados de projetos disponíveis e as análises de estabilidade foram realizadas pelos métodos de equilíbrio limite (software Slide3) e elementos finitos (software RS3) empregando modelo constitutivo Mohr-Coulomb. O modelo de percolação 3D foi calibrado com base nos dados de ensaios de permeabilidade e da instrumentação da barragem. Para as análises de estabilidade foi avaliada a suscetibilidade à liquefação e estimadas a razão de resistência não drenada de pico e residual dos rejeitos com base em correlações com ensaios CPTu. O resultado da análise de fluxo 3D indicou uma boa aderência do modelo aos dados lidos em campo. Nas análises de estabilidade, considerando a resistência não drenada de pico para o rejeito, o valor do fator de segurança 3D obtido por equilíbrio limite e elementos finitos foi cerca de 10% superior ao obtido pelas análises 2D. No entanto, mesmo o fator de segurança 3D obtido ainda é inferior ao mínimo exigido pela legislação nacional, evidenciando a necessidade de descaracterização da estrutura.

Título da Dissertação: Avaliação da suscetibilidade à liquefação com base em ensaios CPTu, com aplicação à Barragem de Fundão, Mariana (MG)
Linha de Pesquisa: Análise de problemas de estabilidade na área de geotecnia
Orientador(es): Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 31 / 03 / 2023
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O fenômeno da liquefação ocorre de maneira abrupta em solos naturais ou em estruturas construídas de forma artificial, como por exemplo, em barragens de contenção de rejeitos. Diante disso, um projeto bem elaborado de barragens torna-se essencial, com o objetivo de garantir sua segurança, para proteger vidas, o meio ambiente e as construções em suas proximidades. Atualmente, fica evidente que os registros para garantir a segurança das barragens tem sido escasso, devido às constantes falhas registradas nos últimos tempos. Uma análise sobre a suscetibilidade à liquefação é de suma importância em estruturas constituídas de solos com potencial contrátil, arenosos, jovens e argilas sem cimentação, não plásticas. No que diz respeito ao estudo da mineração no Brasil, a liquefação estática tem sido um tema relevante, devido às características geotécnicas dos rejeitos granulares. Existem vários métodos disponíveis capazes de avaliar o potencial de liquefação do solo, no entanto, o ensaio de penetração do cone, com medições de poropressão (CPTu) é o mais utilizado no meio geotécnico, capaz de estimar as propriedades in-situ em rejeitos, o que inclui o parâmetro de estado (). O presente trabalho tem como objetivo avaliar e comparar as principais metodologias aplicando-as diretamente em ensaios CPTu, sendo elas: Been et al. (1987), Been et al. (1988), Plewes et al. (1992), Shuttle e Cunning (2007), Torre-Cruz (2021), Robertson (2010), Robertson (2016) e Robertson (2022). Cinco sondagens (F01, F02, F03, F04 e F05) foram selecionas, provenientes do laudo de Morgenstern et al. (2016), que se referem à Barragem de rejeitos de Fundão, em Mariana (MG). O estudo demonstrou uma complexidade em obter resultados confiáveis e deixou claro as incertezas presentes nos métodos, principalmente quando se trata das variações na inclinação da linha de estado crítico (10) e das incertezas intrínsecas. É prudente, portanto, a avaliação a partir de mais de um método, visto a dispersão nos resultados encontrados.

Título da Dissertação: Análise dos coeficientes de redução de rigidez empregados em lajes lisas protendidas
Linha de Pesquisa: Análise, Modelagem e Experimentação de Estruturas de Concreto e Materiais Cimentícios em Geral
Orientador(es): Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares e Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 28 / 02 / 2023
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

As estruturas em concreto protendido ganham cada vez mais importância no cenário nacional devido aos seus vários benefícios e, dentre
eles, tem-se os grandes vãos, baixas interferências com vigas e a simplicidade na montagem de fôrma que esta metodologia proporciona.
Em edifícios altos é imprescindível a avaliação dos efeitos de segunda ordem devido aos esforços laterais do vento e, com isso, a correta
avaliação do comportamento estrutural no Estado Limite Último ganha mais preponderância. A realização de análises elásticas são mais
simples de serem executadas e requerem um esforço computacional mais baixo em comparação às análises não lineares, as quais, apesar
de serem mais precisas, exigem um esforço computacional muito mais alto. As análises não lineares também necessitam de um tempo muito
maior para a correta elaboração do modelo numérico. Portanto, a utilização de fatores que busquem aproximar as análises no Estado Limite
Último à situação real são vantajosas pois reduzem o custo computacional e facilitam a modelagem ao requererem apenas uma análise
elástica. Visto que as normas brasileiras não contemplam fatores redutores de rigidez para lajes lisa protendidas, faz-se necessário o estudo
para inclusão destes fatores. Assim, por meio do programa de análise em elementos finitos Abaqus (2014), foi realizado um ensaio numérico
onde se aplicaram elementos tridimensionais C3D8R e diversos contatos entre os elementos do modelo. A validação foi feita através do
ensaio experimental e posteriormente, desenvolveu-se um estudo paramétrico através de: curvas carga versus deslocamento, variação da
tensão ao longo dos fios de protensão e mapa de fissuração. Sendo assim, compararam-se os resultados com o fim de que pudesse ser
proposto uma forma mais sistemática de valores para fatores de lajes lisas protendidas no Estado Limite Último.

Título da Dissertação: Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de edifícios submetidos a cargas de vento via utilização de técnicas de CFD e bases de dados aerodinâmicos com testes em túnel de vento
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas (aço-concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 09 / 09 / 2022
Fonte de Recursos: -

Resumo

A modelagem e o cálculo das cargas dinâmicas oriundas da ação do vento sobre edifícios necessitam de metodologias de análise mais elaboradas, levando-se em conta a complexidade do fenômeno, além do caráter absolutamente randômico de seu comportamento. Por outro lado, a interação das ações do vento sobre as fachadas de edifícios é preponderante e deve ser considerada ainda na fase de projeto. Cabe destacar que nas últimas décadas, o projeto e construção de edifícios altos e esbeltos têm produzido sistemas estruturais flexíveis, com baixos valores de frequência natural e, portanto, mais suscetíveis a problemas de vibrações excessivas, quando submetidos a cargas de vento não determinísticas. Assim sendo, este trabalho de pesquisa visa estudar a resposta estrutural dinâmica e avaliar os níveis de conforto humano de um edifício de concreto armado composto por 40 pavimentos, com 150 m de altura, e dimensões de piso de 30 m por 60 m. A análise dinâmica do edifício submetido a cargas dinâmicas não determinísticas de vento é realizada com base no emprego do Método da Representação Espectral (MRE). Por outro lado, para respaldar esta investigação, os coeficientes de pressão do vento foram calculados de maneiras distintas, via utilização de técnicas de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD: Computational Fluid Dynamics), a partir do uso de bases de dados aerodinâmicos das plataformas HFPI-TPU e DEDM-HR, com testes em túnel de vento; e, ainda, via emprego da norma brasileira de projeto NBR 6123. O modelo numérico desenvolvido para a análise dinâmica do edifício em estudo adota técnicas usuais de discretização presentes nas simulações do método dos elementos finitos e implementadas no programa ANSYS. As principais conclusões obtidas neste trabalho de pesquisa objetivam alertar os engenheiros civis para modificações importantes associadas à resposta dinâmica da estrutura, quando são utilizadas diferentes estratégias para avaliação dos coeficientes de pressão do vento sobre as fachadas de edifícios.

Resumo

No Brasil é habitualmente considerado um país de baixo risco sísmico, pelo que os projetistas, em geral, ignoram a participação desta ação no dimensionamento estrutural de edifícios e pontes. Porém, o mapeamento do risco sísmico brasileiro mostra que na realidade existem zonas do território nacional onde o risco da ação sísmica é real. Há uma grande lacuna na norma brasileira no tocante à ação sísmica de pontes. De fato, apenas existe uma norma brasileira que aborda o tema do dimensionamento sísmico, e somente restrita a edifícios, a NBR15421 (2006). Apresentam-se as metodologias disponíveis para mensuração dos esforços sísmicos, nomeadamente os métodos: estático; modal; dinâmicos lineares; dinâmicos não lineares, como também a mensuração e verificação da performance estrutural (performance based design), estes últimos não referidos pela norma brasileira NBR15421 (2006), tão pouco se tratando de estruturas de pontes. Desenvolveu-se para uma ponte real as análises sísmicas propostas pela EN1998-2 (2005), para diferentes situações de sismicidade e verificou-se para cada caso a sua resistência sísmica em relação ao projeto executado. Com base nos resultados apresentados, fez-se a avaliação da performance estrutural e constatou-se a necessidade da consideração da ação sísmica em parte do território nacional, com a necessidade de confinamento e pormenorização adequada do concreto armado.

Título da Dissertação: Análise de vibrações e avaliação do conforto humano de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a carregamentos dinâmicos humanos rítmicos
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 29 / 07 / 2022
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Nas últimas décadas, um avanço significativo das diferentes áreas do conhecimento, nomeadamente em relação à Engenharia Civil, tem possibilitado o desenvolvimento e execução de projetos estruturais inovadores e desafiadores, contemplando soluções arrojadas no sentido do atendimento aos projetos arquitetônicos, com base em critérios de economia, estabilidade e segurança. Deste modo, este conjunto de fatores tem corroborado para a concepção e projeto de estruturas cada vez mais leves e esbeltas, o que pode vir a gerar níveis preocupantes no que tange ao conforto humano dos usuários. Assim sendo, este trabalho de pesquisa tem por objetivo a análise de vibrações e avaliação do conforto humano de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a carregamentos dinâmicos humanos rítmicos. De acordo com este contexto, objetivando representar as ações dinâmicas produzidas por pessoas praticando atividades humanas rítmicas foram utilizadas formulações matemáticas tradicionais para a representação das cargas dinâmicas (modelos de “força dura”); e, também, considerando-se o emprego de sistemas biodinâmicos, representados por meio de sistemas do tipo “massa-mola-amortecedor” com um grau de liberdade (S1GL), tendo em mente a incorporação das características dinâmicas dos indivíduos. O modelo estrutural investigado é representativo de um andar interior típico de um edifício comercial e corresponde a um piso misto (aço-concreto) com dimensões de 40m x 40m e área total de 1.600m2. A modelagem numérica da estrutura foi desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS. Inicialmente, mediante análise modal (autovalores e autovetores), verifica-se que frequência fundamental do piso encontra-se em faixa próxima aos harmônicos da frequência de excitação humana, indicando uma tendência de vibração excessiva e desconforto humano. Em seguida, com base na avaliação do comportamento dinâmico do piso em vibração forçada, foi verificado que os modelos de carregamento de “força-dura” produzem aumentos quantitativos significativos sobre a resposta do sistema (deslocamentos e acelerações), quando comparados aos modelos biodinâmicos. Por outro lado, cabe ressaltar que a modelagem das ações dinâmicas humanas, via emprego dos sistemas biodinâmicos, resultou em atenuações importantes sobre a resposta dinâmica do piso, conduzindo a resultados mais realistas. Finalmente, destaca-se que os resultados encontrados ao longo desta investigação indicam que a resposta dinâmica do piso misto (aço-concreto) analisado viola os critérios de projeto relativos ao conforto humano, para determinadas situações de carregamento.

Título da Dissertação: Avaliação da influência da ruptura progressiva no cálculo do fator de segurança de aterros sobre solos compressíveis por métodos de equilíbrio limite
Linha de Pesquisa: Análise de problemas de estabilidade na área de geotecnia
Orientador(es): Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 24 / 03 / 2022
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Na prática geotécnica corrente, é comum a utilização do método de Equilíbrio Limite para análise da estabilidade de taludes e definição do fator de segurança do sistema analisado. Para os casos que envolvam solos de comportamento de “strain-softening”, caracterizados por uma curva tensão x deformação pico-residual, estas análises devem contemplar a ocorrência do mecanismo de ruptura progressiva, de forma a simular corretamente o comportamento real do solo. Porém, os métodos de equilíbrio limite convencionais ignoram este comportamento, tratando o solo como um material idealmente plástico, induzindo a ocorrência de uma ruptura simultânea e resultando em fatores de segurança irreais. Os parâmetros de resistência representativos devem ser intermediários aos parâmetros de pico e residuais, já que estes individualmente não caracterizam a resistência real deste tipo de solo. Atrelado a isto, há de se ressaltar a importância da correta determinação dos parâmetros não-drenados de resistência a serem utilizados nas análises de solos compressíveis, o que requer um conhecimento mais aprofundado sobre as influências que os processos de amostragem e de ensaios geram sobre os resultados obtidos, a fim de se eliminar e/ou reduzir as interferências causadas por estes processos. O trabalho busca incorporar propostas analíticas aos métodos convencionais de equilíbrio limite, a fim de se aderir aos seus cálculos o efeito de ruptura progressiva, obtendo-se resultados mais próximos ao que ocorre em campo. A partir desta abordagem, será feita uma retroanálise da ruptura do Aterro Experimental I de Sarapuí-RJ, apresentando resultados que contribuirão para o entendimento do comportamento da ruptura deste aterro e de suas características.

Título da Dissertação: Comportamento estrutural de cantoneiras de aço inoxidável interconectadas em configuração cruciforme sob compressão axial
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es) Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco/ Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 18 / 03 / 2022
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Resumo

A vasta gama de possibilidades para aplicações com as mais variadas finalidades torna o aço inoxidável adequado ao emprego tanto do ponto de vista estrutural quanto arquitetônico. Entretanto, as características não lineares do aço inoxidável demandam regras diferenciadas no que tange o seu dimensionamento, especialmente nos fenômenos relacionados à instabilidade de colunas sob compressão axial. As cantoneiras em aço inoxidável são empregadas como componente estrutural em virtude da facilidade em executar ligações entre elementos e pela versatilidade na combinação das mesmas formando outras seções com maior capacidade de carga frente às solicitações. Com base tanto nas demandas citadas acima quanto na escassez de pesquisas relacionadas ao comportamento de cantoneiras duplas com seção cruciforme, surgiu a motivação para realizar o presente trabalho. Foram avaliadas colunas cruciformes, formadas por cantoneiras duplas de abas iguais laminadas a quente em aço inoxidável austenítico 304, com comprimentos de 900mm, 1400mm e 2200mm e seções transversais de 50,8×4,76mm, 50,8×6,35mm e 50,8×7,93mm. As dimensões das colunas foram escolhidas com base em análises de estabilidade elástica utilizando o software GBTul. Já a concepção dos modelos numéricos e as análises foram realizadas com o auxílio do software ANSYS 2019 R3. A partir dos resultados fornecidos pelas análises de flambagem elástica das colunas foram elaboradas as curvas de assinatura para colunas com seções transversais, formadas tanto por cantoneiras simples quanto cantoneiras duplas cruciformes (com e sem interconexões). As curvas de assinatura forneceram informações importantes acerca das cargas críticas de flambagem elástica, dos modos de flambagem das colunas e do comprimento da coluna onde ocorre a transição entre os modos de flambagem. Com base nos modos de flambagem obtidos, foram introduzidas as imperfeições geométricas iniciais nas colunas e realizadas as análises não lineares das mesmas. De posse dos resultados obtidos nas análises numéricas, foi possível observar o comportamento das colunas frente a introdução de interconexões entre as cantoneiras duplas. Foi observado que, além do aumento da capacidade resistente da coluna, o modo de flambagem ao qual a coluna esta suscetível, influenciou na determinação da distância entre interconexões, necessárias para promover o trabalho em conjunto da coluna. Ao comparar os resultados obtidos com as prescrições normativas do Eurocode 3, Parte 1-1 [25] e do AISC [24], foi possível observar que alguns valores normativos previstos são demasiadamente conservadores. Além disso, ambas as normas não apontam para a influência do modo de flambagem das colunas no que se refere a distância máxima entre as interconexões para promover o trabalho em conjunto da coluna. Por fim, foi proposta uma metodologia para determinar a distância ótima entre as interconexões das colunas duplas cruciformes com seção transversal formada por cantoneiras de abas iguais, com base nos modos de flambagem das colunas, capaz de promover o trabalho em conjunto da coluna.

Título da Dissertação: Análise de segunda ordem de elementos de pórtico baseada nas soluções exatas das equações diferenciais utilizando o método dos dois ciclos iterativos
Linha de Pesquisa: Métodos Numéricos em Análise de Estruturas
Orientador(es): Prof. Rodrigo Bird Burgos
Defesa: 22 / 02 / 2022
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Em problemas geometricamente não-lineares, utilizando do Método dos Elementos Finitos (MEF), a resposta da estrutura é diretamente influenciada pelo modo como a estrutura é discretizada pelo analista. Como forma de reduzir essa dependência, com o emprego de funções de interpolação correspondentes à solução homogênea da equação diferencial do problema, desenvolveu-se elementos com soluções “exatas” baseadas no equilíbrio de um elemento infinitesimal em sua configuração deformada. Diante disso, com a intenção de avaliar as formulações desenvolvidas na literatura, dois grandes objetivos foram propostos: o primeiro, realizar uma análise de segunda ordem de elementos de pórticos obtendo as trajetórias de equilíbrio pelo método simplificado dos Dois Ciclos Iterativos utilizando a formulação de elementos “exatos”; segundo, obter cargas críticas utilizando a expansão em série de Taylor da matriz de rigidez do elemento baseado na solução “exata”. Para a análise não-linear pelo Método dos Dois Ciclos Iterativos, além dos resultados na obtenção das curvas de equilíbrio, foi realizada uma comparação com os resultados de uma análise pelo programa Mastan2 v3.5 e com os resultados analíticos do problema. Já para a obtenção das cargas críticas, foi analisada a carga crítica de cada grau da expansão em série de Taylor comparando os resultados com a análise tradicional por MEF e com os resultados analíticos. Os resultados mostram que a análise não-linear pelo Método dos Dois Ciclos Iterativos utilizando o elemento baseado nas soluções “exatas” são idênticos aos resultados analíticos, e a combinação da utilização desse método simplificado com o elemento “exato” mostrou ser simples e eficiente comparado com os métodos numéricos “tradicionais”, que além dos resultados dependentes do grau de discretização na modelagem podem apresentar um maior esforço computacional para obtê-los. Já a obtenção das cargas críticas com a utilização da expansão em série de Taylor, apresentou resultados bastante confiáveis, muito próximos ao “exatos”, com a utilização da aproximação a partir de 5 termos para todos os elementos estudados.

Título da Dissertação: Análise Numérica de Colunas Estaiadas e Protendidas em Aços Carbono e Inoxidável Austenítico
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva / Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 20 / 12 / 2021
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Resumo

A aplicação de técnicas construtivas envolvendo pisos mistosaço-concreto) leves tem crescido nos últimos anos devido à otimização com referência ao tempo de construção e a flexibilidade do uso final da estrutura. No entanto, esta prática apresenta como tendência a redução das frequências naturais e do amortecimento destes pisos, gerando preocupação quanto à resposta dinâmica quando estes são submetidos a atividades humanas rítmicas. Desta maneira, este trabalho de pesquisa visa analisar o comportamento estrutural dinâmico de um piso misto (aço-concreto) quando submetido a ações humanas rítmicas, além de avaliar o conforto humano dos ocupantes. Neste contexto, foram utilizadas formulações matemáticas tradicionais para a representação do carregamento dinâmico (modelos de “força dura”); e, também, considerando-se o emprego de sistemas biodinâmicos associados a sistemas do tipo “massa-mola-amortecedor”, com um grau de liberdade (S1GL), objetivando representar as ações dinâmicas produzidas por pessoas praticando atividades humanas rítmicas. O piso misto (aço-concreto) analisado neste estudo possui dimensões de 22,5 m x 14 m, totalizando 315 m² de área, sendo apoiado por treliças de aço do tipo joists com 14 m de vão, e as lajes de concreto possuem espessura de 6,5 cm. O modelo numérico em elementos finitos foi desenvolvido com base no emprego do programa computacional ANSYS. Inicialmente, mediante análise modal (autovalores e autovetores), verifica-se que frequência fundamental da estrutura encontra-se em faixa próxima aos harmônicos da frequência de excitação humana, indicando uma tendência de vibração excessiva e desconforto humano. Diante do exposto, ao avaliar o comportamento estrutural dinâmico do piso, percebe-se que os modelos de carregamento de “força-dura” produzem deslocamentos e acelerações bastante superiores àquelas encontradas com base no uso dos sistemas biodinâmicos, que incorporam as características dinâmicas dos indivíduos. Observa-se que em todas as situações de projeto investigadas, os limites para as acelerações de pico não foram atendidos, resultando em desconforto humano para os ocupantes. Por outro lado, mediante os critérios de projeto associados aos valores de RMS e VDV, ressalta-se que houve violação em todas as situações, exceto para o modelo matemático que considera o uso dos sistemas biodinâmicos, com atenuações importantes da resposta dinâmica do piso misto (aço-concreto).

Título da Dissertação: Investigação sobre o comportamento dinâmico de pisos mistos submetidos a ações humanas rítmicas considerando-se metodologias distintas para análise do conforto humano
Linha de Pesquisa: Análise dinâmica de estruturas de aço, concreto e mistas
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 09 / 12 / 2021
Fonte de Recursos: -

Resumo

Na análise estrutural, a hipótese de apoios indeslocáveis vem sendo utilizada há muitos anos devido a sua simplicidade, consistindo em se desprezar o efeito da deformação do solo. Ao sofrerem pequenos deslocamentos, as fundações podem dar origem à redistribuição de esforços na estrutura. Portanto, analisar a interação entre solo, fundação e estrutura é importante para o desenvolvimento de um bom projeto, sendo atualmente uma recomendação da norma brasileira para o projeto de fundações, em especial para algumas situações. O presente trabalho contempla a análise de um caso real de obra com acompanhamento dos recalques durante a construção. Trata-se do estudo da interação solo – estrutura (ISE) de um edifício de 21 pavimentos em concreto armado sobre fundações mistas, consistindo em sua grande maioria de sapatas. As análises incluem aspectos relevantes quanto à modelagem da estrutura e comportamento do solo. Foram realizadas comparações entre o modelo sem considerar ISE (apoios indeslocáveis) e considerando apoios elásticos. No caso dos apoios elásticos, foi adotado o método AOKI LOPES (1975) para estimativa de recalque e utilizado um processo iterativo para a ISE. Os resultados obtidos mostraram a redistribuição de esforços nos pilares, sendo observada uma tendência de alívio nos pilares centrais e aumento nos pilares periféricos. O Fator de recalque (AR) mostrou-se um parâmetro interessante para indicar a tendência de comportamento da transferência da carga dos pilares, como análise preliminar. Com relação aos recalques, nota-se a uniformização quando comparada às curvas de iso-recalque e a distribuição de recalque dos modelos com e sem ISE. É válido ressaltar que, pelo projeto contemplar fundações assentes muito próximas ao impenetrável à percussão, e o maciço ser composto de um material residual com resistência elevada, a Interação solo-estrutura mostrou-se evidente, porém não muito significativa. Por fim, o autor ressalta a importância das investigações e instrumentações serem executadas com qualidade, para que as análises possam, de fato, refletir a realidade.

Título da Dissertação: Investigação experimental e numérica do comportamento estrutural das ligações-T bird beak diamond
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Profa. Monique Cordeiro Rodrigues / Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 04 / 11 / 2021
Fonte de Recursos: -

Resumo

O uso de estruturas metálicas, por meio de elementos fabricados a partir de seções tubulares, têm sido amplamente empregado. Isto se deve ao fato das seções tubulares terem propriedades mais vantajosas, como por exemplo: redução de custo devido ao menor emprego de material por conta de maior resistência dos tubos quando comparados com seções convencionais, apelo estético, facilidade de montagem, eficiência em estruturas mistas, entre outros benefícios. O cálculo da resistência dessas ligações é realizado pelas normas ABNT NBR 16239 e Eurocode 3, parte 1-8.As ligações T Bird Beak (BB) são um tipo mais recente de ligações, inicialmente empregadas em treliças com seção tubular quadrada (SHS – Square Hollow Section) com um ou dois de seus elementos rotacionados em 45°. De acordo com a possibilidade de rotação ou não dos perfis que compõem as ligações, esse modelo possui quatro tipos diferentes de configurações. As ligações Bird Beak podem ser utilizadas para novos modelos arquitetônicos, que podem promover obras mais ousadas e atraentes para seus usuários, sem que para isso, ocorra aumento de custos ou de peso do conjunto. Contudo, esses tipos de ligações são recentes, e necessitam de pesquisas com o intuito de obter um melhor entendimento do seu comportamento estrutural. Assim, um estudo experimental e numérico para as ligações-T tradicional e BBD (Bird beak diamond) foi realizado, comparando os resultados obtidos por meio do critério de deformação limite e com as fórmulas existentes na literatura técnica, onde se concluiu que os resultados comparados com a literatura não foram satisfatórios. Os modelos numéricos foram desenvolvidos por meio do programa de elementos finitos ABAQUS, onde as não-linearidades físicas e geométricas foram inseridas aos modelos com a finalidade de obter o exato comportamento quando comparados com o experimental. Ao final da dissertação são propostas novas equações para o cálculo da resistência das ligações BBD, onde os resultados obtidos apresentam boa correlação com os modelos experimentais e numéricos desenvolvidos. A proposta é analisada por meio de um estudo de confiabilidade que confirma a eficácia das fórmulas.

Linha de Pesquisa: Métodos Numéricos em Análise de Estruturas
Título da Dissertação: Modelagem de painéis de alvenaria submetidos a carregamento lateral utilizando elementos finitos de pórtico com seção transversal variável
Orientador(es): Prof. Rodrigo Bird Burgos / Profa. Maria Fernanda Figueiredo de Oliveira
Defesa: 28 / 07 / 2021
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O comportamento dos painéis de alvenaria quando submetidos a carregamento lateral é uma das principais preocupações ao projetar tais estruturas e pode depender de vários parâmetros, tais como relação de aspecto do painel, propriedades do material compósito e intensidade da carga axial de compressão. Esse comportamento pode ser analisado por meio de ensaios experimentais e numéricos e geralmente é representado através da curva de carga versus deflexão lateral. Uma forma simples de obter esta curva numericamente é considerar a parede de alvenaria como um elemento unidimensional e realizar uma análise por elementos finitos. Com base em hipóteses relativas à distribuição de tensões normais, o painel pode ser discretizado em elementos de pórtico cujas propriedades geométricas são avaliadas a partir da parte da seção transversal submetida à compressão. No caso do emprego de elementos finitos de seções transversais constantes, bons resultados são obtidos apenas se a malha for densa o suficiente para representar com precisão a mudança nas propriedades geométricas da porção resistente da seção transversal do painel. Neste trabalho, um elemento finito com seção transversal variável é empregado, de forma que o número de elementos necessários para uma solução confiável possa ser reduzido. Os resultados do modelo proposto são comparados com resultados experimentais disponíveis na literatura para várias dimensões e propriedades de materiais. Também são realizadas comparações com modelos muito discretizados de elementos finitos de seção constante e elementos obtidos pelo método da série de potências.

Resumo

As encostas rochosas, por sua natureza, são suscetíveis à movimentação de massas causada pelo intemperismo e/ou por influência humana, podendo desencadear a queda de blocos rochosos em grandes volumes e com velocidades elevadas, ocasionando desastres durante a sua trajetória. O objetivo deste trabalho é analisar e comparar, utilizando-se a teoria do Caos, que é um campo de estudo para sistemas complexos e de alta sensibilidade às condições iniciais, se a queda de blocos derivados de encostas rochosas com superfícies côncavas e/ou convexas apresentam uma resposta diferente de comportamento caótico diante da variação de coeficientes de restituição, com a aplicação no programa RocFall. Assim, como na pesquisa de Ignacio (2019), os resultados apresentaram que os movimentos de massa do tipo queda de blocos podem ser estudados pela Teoria do Caos. Mais especificamente, o comportamento fraco ou fortemente caótico está associado à forma geométrica das superfícies de encostas côncavas e/ou convexas estudadas. Os estudos sugerem ainda que, quanto menor o valor dos coeficientes de restituição normal e tangencial – e, por conseguinte, maior o amortecimento dos choques sucessivos dos blocos – para as quatro encostas rochosas de diferentes geometrias, maior é a probabilidade do número de blocos em cada posição final de chegada encosta abaixo convergir para a distribuição de probabilidade generalizada, dada pela expressão q-Exponencial Estendida. Com isso, admitiu-se que o comportamento fraco ou fortemente caótico não depende apenas do tipo de superfície das encostas, mas também dos valores dos coeficientes de restituição. Assim, espera-se que, com um maior entendimento sobre os parâmetros intrínsecos que interferem na movimentação das massas rochosas e como eles se manifestam, mais adequadas serão as técnicas de estabilização das encostas para cada cenário.

Título da Dissertação: Análise Unificada dos Critérios de Resistência de Geomateriais em Ensaios Triaxiais e de Cisalhamento Direto
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade na Área de Geotecnia
Orientador(es): Prof. Armando Prestes de Menezes Filho / Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 15 / 04 / 2021
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O presente trabalho objetiva investigar a ruptura de materiais geológicos, do ponto de vista das envoltórias de resistência, sob a ótica dos sistemas complexos. Mais precisamente, dados provenientes de ensaios de laboratório de cisalhamento direto e triaxiais em solos moles, areais e brita para lastro rodoviário (reforçados ou não com geogrelhas) são analisados, adotando-se expressões matemáticas em lei de potência, características de fenômenos críticos (fractais). Além disso, postula-se um critério de resistência unificado, aplicável aos resultados dos ensaios laboratoriais, para as diversas trajetórias de carregamentos e tipos de materiais analisados. A equação unificada, aplicada à análise da resistência de materiais rochosos e sedimentares, mostrou-se adequada aos materiais analisados, e seu coeficiente de correlação muito próximo da unidade. Comparada aos critérios empíricos propostos por diversos autores, a relação sugerida apresentou-se mais geral, produzindo resultados similares, quando aplicada aos materiais particulares estudados nesta pesquisa. Investigou-se, ainda, a melhor forma de se representar os resultados de resistência experimentais. Neste sentido, partindo-se da expressão proposta, chegou-se a uma representação mais simples e elementar dos resultados de resistência experimentais, bem como dos próprios critérios de resistência empíricos não lineares propostos na literatura técnica. Por conseguinte, a transformação de leis de resistência mecânica não-lineares em representações universais lineares mais simples deixa transparecer o enorme potencial de aplicação de expressões matemáticas em leis de potência a fenômenos de degradação e ruptura de geomateriais, os quais são regidos por uma estruturação dinâmica espaço-temporal invariante por escala (fractal). No entanto, devido ao número reduzido de resultados experimentais, não foi possível definir com exatidão o real significado físico dos parâmetros que compõem a equação proposta.

Resumo

Deslizamento em encostas é um tema que desperta interesse e requer estudo e compreensão de seu mecanismo. O presente trabalho apresenta o estudo das causas de um caso real de escorregamento de grande volume, que mobilizou superfície de ruptura profunda, de aproximadamente 160 m de extensão. Tal fato acarretou o levantamento do bordo da rodovia RJ116, município de Macuco/RJ e o aparecimento de trincas de tração na parte alta da encosta. O principal objetivo da pesquisa foi compreender o mecanismo de ruptura ocorrido no campo, já que todos os indícios apontavam para uma ruptura localizada de pequeno volume. A encosta foi instrumentada com piezômetros e inclinômetros, que, mesmo após a ruptura, indicavam a tendência de movimentação contínua. Para tanto, retroanalisou-se o caso por meio de simulações numéricas em ambiente computacional, com base no Método de Equilíbrio Limite (MEL). Adicionalmente, o trabalho analisa soluções de estabilização tais como trincheiras drenantes na base do talude e a inclusão de elementos tais como grampos e tirantes. Após avaliação dos resultados e do comportamento das simulações referentes às diferentes estruturas de contenção, verificou-se a possibilidade de manter a estabilidade do trecho em questão por meio de execução de trincheiras drenantes na base do talude.

Resumo

Mesmo nas argilas moles de sensitividade baixa a média, o efeito de amolecimento, com queda da resistência pós-pico (“strain softening”), é um fenômeno que deve ser considerado nas análises de estabilidade quando esses solos são identificados no campo. Análises que não contemplem esses efeitos podem ser consideradas irrealistas e significativamente contrárias à segurança, pois admitem que a resistência máxima da argila permanece constante após iniciada a plastificação e, dessa forma, fornecem fatores de segurança sempre maiores que nas análises com “strain softening”, onde nos elementos já plastificados a resistência máxima é reduzida a um valor residual. Nesta Dissertação, estuda-se simultaneamente o efeito tridimensional, de sensibilidade e de ruptura de um depósito aluvionar às margens do Rio Amazonas, com sensibilidade baixa à média, aferida a partir de ensaios de piezocone e de palheta. Demonstra-se que as análises de estabilidade pelo método dos elementos finitos podem incorporar o efeito de queda de resistência pós-pico (“strain-softening) pelo modelo constitutivo de Mohr-Coulomb estendido ao conceito de sensibilidade equivalente, como introduzido por Pereira Pinto (2017). Os fatores de segurança obtidos nas análises por elementos finitos com aplicação do conceito de sensibilidade equivalente permitem obter um fator de correção equivalente à correção de Bjerrum, representado nesta Dissertação pela razão entre o fator de segurança obtido com queda de resistência pós-pico (“strain softening”) e com resistência constante (análises clássicas). A ruptura do depósito investigado foi verificada por simulações tridimensionais utilizando o método de equilíbrio limite (programa Slide 3) e o método dos elementos finitos (programa RS3). As análises clássicas (sem “strain softening”) indicaram fatores de segurança sempre superiores à unidade, sem justificar, portanto, a ruptura ocorrida. Por outro lado, ao se incluir o efeito de “strain softening”, os fatores de segurança reduziram significativamente, com valores ligeiramente superiores à unidade sem qualquer sobrecarga externa, e a valores unitários pela ação de uma sobrecarga que avançou inadvertidamente por uma região de sedimento mole.

Título da Dissertação: Avaliação da resistência de ligações T entre perfis tubulares soldados em aço inoxidável com o banzo carregado axialmente
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima / Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 19 / 03 / 2021
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Os perfis tubulares têm se destacado cada vez mais na engenharia civil por apresentarem inúmeros benefícios. Apresentam geometria mais econômica, área superficial menor que favorece a proteção contra a corrosão, são mais leves em relação a outros perfis com mesma resistência, além de resistirem bem à compressão, torção, flexão e esforços combinados. Por estes motivos são comumente empregados em colunas, treliças e elementos de contraventamento. Quando perfis tubulares são utilizados, torna-se necessário avaliar a resistência das ligações entre estes, tendo em vista que são regiões que podem falhar por vários mecanismos distintos. Muitos estudos foram desenvolvidos a respeito de ligações tubulares em aço carbono, mas quase não existe material que fale sobre ligações tubulares em aço inoxidável de forma satisfatória. Com isso, o presente trabalho busca desenvolver analiticamente uma formulação que forneça a resistência de ligações T entre perfis tubulares em aço inoxidável com o banzo carregado axialmente. Para tanto são determinados os campos de tensão exatos das paredes laterais do banzo e posteriormente, aplica-se o princípio da energia de Ritz. Para a validação dos dados obtidos pela formulação em questão, são desenvolvidos modelos numéricos calibrados com avaliações experimentais. Tais modelos também deram origem a um estudo paramétrico que ajudou a compreender o comportamento da ligação quando esta é submetida a esforços axiais no banzo. Percebeu-se que quando o banzo está comprimido há uma queda na resistência da ligação, mas quando o banzo está tracionado, há um pequeno acréscimo da resistência até certo nível, a partir do qual a resistência decresce. Para a consideração dessas variações na resistência da ligação, é proposto um fator de correção que leva em consideração o nível de carga aplicada ao banzo e a esbeltez da parede lateral do mesmo. Por fim, os resultados obtidos pelo método proposto são comparados aos resultados numéricos, assim como aos resultados oriundos das principais normas vigentes e da literatura. Observou-se então que tanto o método proposto quanto a NBR 16239 apresentaram resultados satisfatórios, enquanto os demais resultados foram, no geral, muito conservadores.

Resumo

A utilização do aço na engenharia civil vem se tornando cada vez mais comum, tendo maior número de pesquisas acadêmicas relacionados à análise do comportamento do aço carbono como elemento estrutural sob efeitos de esforços axiais, de flexão e torção. Particularmente, o aço inoxidável vem se desenvolvendo nos últimos anos, sendo necessário o aprofundamento da investigação para melhoria do seu dimensionamento já presente em algumas normas vigentes. A utilização de aço inoxidável apresenta melhores resultados quanto a resistência à corrosão, durabilidade, resistência mecânica e às altas temperaturas, além do seu menor custo de manutenção, quando comparado ao aço carbono. Porém, o seu dimensionamento atual se mostra limitante, sendo utilizado como principal padrão no Brasil o Eurocode 3, Parte 1-4 que foi desenvolvido por meio de correlações com os parâmetros de dimensionamento do aço carbono, não sendo representado todo o acréscimo de resistência possível devido ao seu encruamento. Algumas propostas mais recentes estão sendo desenvolvidas e aplicadas como, por exemplo, o Método da Resistência Contínua (Continuous Strength Method – CSM) que busca obter um resultado melhor considerando o encruamento do aço no seu cálculo. Para entender melhor o comportamento desse material e verificar as eficiências desses dimensionamentos, esse trabalho analisa por meio de modelos de elementos finitos desenvolvido no programa ANSYS, a verificação do comportamento de perfis C, sujeitos a flexão sob a menor inércia, considerando duas situações, com sua alma sob tração e sob compressão, de forma a estudar as diferenças de ambas as aplicações. Estes resultados foram comparados aos resultados dos dimensionamentos teóricos encontrados, sendo possível observar o conservadorismo da resistência do aço inoxidável em ambos os casos, mas principalmente no Eurocode. Essas análises e resultados foram usadas para o desenvolvimento de algumas propostas para alterações de ambos os dimensionamentos de forma a otimizá-los. A escolha desse perfil se dá devido a não existência de dupla simetria de sua seção transversal, característica pouco comum na maior parte dos estudos presentes na área de estruturas.

Título da Dissertação: Avaliação das abordagens em termos de tensão total e efetiva em estudos de estabilidade de aterros sobre solos compressíveis
Linha de Pesquisa: Análise de problemas de estabilidade na área de geotecnia
Orientador(es): Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 25 / 01 / 2021
Fonte de Recursos: -

Resumo

Aterros sobre solos moles, hoje têm se tornado muito usuais devido a indisponibilidade cada vez maior de solos que apresentem boa resistência, principalmente em locais de grande concentração industrial e urbana. Entretanto a avaliação da estabilidade desses aterros está condicionada a escolha dos parâmetros de resistência, ao tipo de análise adotada e ao modelo escolhido. Estudos realizados na região de Sarapuí evidenciam que a escolha dos parâmetros de um material compressível é variável e de difícil obtenção de acordo com o tipo de ensaio, metodologia aplicada e as diferentes condições de realização dos ensaios. Além disso está associado também questões de correção, como a proposta por Ladd e Lambe (1964), e avaliação de sensibilidade desses parâmetros. Já quando se avalia o tipo de análise adotada, em termos de tensões totais ou em termos de tensões efetivas, ambos geram resultados diferentes de fator de segurança, o que causa uma ambiguidade na determinação de critérios de projeto. Essas avaliações de estabilidade exigem cuidado na adoção dos parâmetros geotécnicos, utilização da ferramenta para avaliação do resultado e conhecimento das metodologias de cálculo adotadas por cada modelo de resistência. Há hoje, cada vez mais programas comerciais disponíveis de análise geotécnica que realizam cálculos complexos em que a entrada de dados dos parâmetros é simplificada, cabendo ao projetista a escolha dos mesmos. No presente trabalho a retroanalise da estabilidade do Aterro Experimental I foi realizada através de modelagem numérica em elementos finitos. As análises em tensões totais forneceram fatores de segurança próximo a unidade considerando ganhos de resistência não drenada devido a dissipação dos excessos de poropressão durante a construção. O perfil teve como base os ensaios de palheta de campo que desconsideram o atrito solo-haste. Já as análises em termos efetivos também justificaram a ruptura para uma altura de aterro de 2,5 m e permitiram confrontar as estimativas de perfis de poropressão com os resultados registrados em campo. Esse trabalho evidenciou que a retroanalise em termos de tensões totais e efetivas forneceram resultados compatíveis com a condição de ruptura do aterro. Cabe ressaltar a importância da escolha dos parâmetros de análise na confiabilidade de qualquer análise numérica.

Resumo

No litoral brasileiro, normalmente, encontram-se solos moles muito compressíveis, localizados em depósitos sedimentares. Antunes (1978), em pesquisas sobre as características geológicas, pedológicas e mineralógicas das argilas do Rio de Janeiro, contribuiu para o conhecimento sobre a origem dos sedimentos argilosos do Brasil, informando que estes originaram-se a partir de sedimentos fluviomarinhos do período quaternário. Massad (1988) ressaltou que os depósitos moles foram formados devido às oscilações do nível do mar durante o Quaternário, onde os movimentos de elevações e abaixamento do nível do mar podem estar associados às formações das baixadas brasileiras e as características de pré adensamento de alguns depósitos quaternários. Diversos estudos têm sido realizados nos solos moles das regiões brasileiras e o objetivo principal da dissertação é contribuir com informações sobre as características dos depósitos de argilas mole de algumas regiões brasileiras como Porto Alegre, Rio de Janeiro, Santos, Cubatão, Belém e São Luís. Serão apresentados neste trabalho as características geotécnicas destes depósitos, obtidas com os resultados dos ensaios de caracterização, adensamento e os ensaios de campo, como palheta e piezocone. Foi possível estimar algumas propriedades geotécnicas a partir dos ensaios realizados, como resistência ao cisalhamento não-drenada, razão de sobreadensamento e coeficientes de adensamento.

Título da Dissertação: Análise estrutural dinâmica e verificação de projeto à fadiga de torres de aço para suporte de turbinas eólicas
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 10 / 12 / 2020
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A energia eólica tem ocupado papel de grande relevância perante a matriz energética brasileira, principalmente no que refere à região nordeste do Brasil. Neste sentido, uma grande evolução tecnológica tem ocorrido ao longo de várias décadas, transformando moinhos de ventos antigos em torres extremamente altas e esbeltas, com capacidade para gerar grandes quantidades de energia. De acordo com este contexto, este trabalho e pesquisa objetiva o estudo da resposta estrutural dinâmica e avaliação da fadiga estrutural (vida útil) de uma torre de aço para suporte de uma turbina eólica modelo MM92 da Repower. Deste modo, um modelo numérico foi desenvolvido para a representação da torre investigada, via emprego do software ANSYS, por meio do emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF). A análise dinâmica não determinística foi realizada com base na utilização de diversos perfis de velocidades de vento, na faixa de 10 m/s (36 km/h) até 70 m/s (252 km/h), objetivando obter a resposta estrutural dinâmica da estrutura, em termos dos valores máximos dos deslocamentos translacionais horizontais e tensões de Von Mises. Tendo em mente os resultados das análises, os valores das tensões, calculados na fase permanente da resposta do sistema, serão utilizados para as análises de fadiga visando à determinação da vida útil da torre. Com base nos resultados alcançados ao longo da pesquisa, cabe ressaltar que até a velocidade de 35 m/s (126 km/h), o projeto estrutural da torre atende aos limites de projeto estabelecidos para os valores máximos dos deslocamentos translacionais horizontais e para a vida útil da torre, tornando o projeto da torre eólica investigada viável em todo o território brasileiro. Todavia, ?destaca-se que para velocidades de vento mais elevadas (> 35 m/s [126 km/h]), o projeto da torre precisa ser reavaliado, especialmente no tocante a fadiga estrutural.

Título da Dissertação: Estudo do comportamento dinâmico de pontes rodoviárias mediante avaliação da deterioração progressiva do pavimento
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 30 / 11 / 2020
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

As pontes rodoviárias geralmente são sujeitas a ações dinâmicas aleatórias, de magnitude variável, devido ao tráfego dos comboios de veículos ao longo de sua vida útil. Essas ações dinâmicas podem gerar a nucleação de fraturas ou mesmo sua propagação sobre a estrutura da obra de arte. Por outro lado, a condição deteriorada da superfície da estrada do pavimento asfáltico, ao longo do tempo, representa uma questão fundamental para o aumento significativo dos valores de deslocamentos e tensões das pontes rodoviárias. Assim sendo, este trabalho de pesquisa tem como objetivo desenvolver uma metodologia de análise para avaliação da resposta estrutural dinâmica de obras de arte rodoviárias (deslocamentos e tensões), considerando-se para tal as ações dinâmicas decorrentes de comboios de veículos trafegando sobre o pavimento irregular, além da inclusão do efeito da deterioração progressiva da superfície da pista ao longo do tempo. Deste modo, o modelo estrutural investigado corresponde a uma ponte rodoviária mista (aço-concreto) típica, com eixo reto e vão de 40m. O sistema estrutural é constituído por quatro vigas mistas e uma laje de concreto com 0,225 m de espessura. Nesta investigação, o modelo numérico desenvolvido para a análise estrutural dinâmica da ponte foi desenvolvido com base no emprego do programa ANSYS, por meio do uso de técnicas usuais de discretização, via emprego do Método dos Elementos Finitos. As conclusões deste trabalho de pesquisa indicam que a resposta estrutural dinâmica da ponte analisada, em termos dos valores dos deslocamentos e tensões, e considerando-se o pavimento da pista deteriorado, sofreu amplificações importantes, da ordem de 3 a 5 vezes mais elevadas, quando comparadas a situação do pavimento sem deterioração. Tal fato significa que o efeito da deterioração progressiva do pavimento da pista, ao longo do tempo, é relevante e precisa ser considerado na análise dinâmica e projeto de sistemas estruturais pontes rodoviárias.

Resumo

A otimização baseada em confiabilidade (RBDO) permite projetar estruturas cada vez mais leves, com menor custo, sem comprometer sua segurança. Apesar de custo e segurança serem objetivos a princípio discordantes na engenharia civil, a RBDO busca garantir essas condições simultaneamente. Para isso é necessário levar em consideração, durante o processo de otimização, além das restrições geométricas e mecânicas, a probabilidade de falha (índice de confiabilidade) que a estrutura a ser otimizada deverá possuir. Este trabalho aborda um estudo de RBDO, considerando os modos de falha por flambagem e por escoamento, em treliças planas formadas por barras tubulares, possuindo como função objetivo o volume final da estrutura (a ser minimizado), considerando o diâmetro externo e a espessura das barras tubulares como variáveis a serem otimizadas. A otimização foi realizada a partir de algoritmos genéticos (GA) com o auxílio do software Matlab. O modelo possui restrições lineares (relação geométrica entre diâmetro e espessura, visando garantir estabilidade local, segundo a NBR 8800) e não-lineares (tensão, deslocamento e índice de confiabilidade). Foram utilizadas treliças isostáticas de modo a que existam expressões analíticas fechadas para tensões e deslocamentos. O estudo da confiabilidade foi realizado via método de transformação FORM, com a probabilidade de falha ou índice de confiabilidade sendo previamente definida. O principal objetivo deste trabalho é verificar qual é a influência dos modos de falha de uma estrutura no resultado da otimização, ou seja, no volume final da estrutura otimizada, quando considerados de forma independente e de forma simultânea.

Título da Dissertação: Análise Numérica de Colunas Curtas do tipo CFDST com tubo externo em Aço Inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco / Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 27 / 08 / 2020
Fonte de Recursos: -

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O uso e estudo de elementos mistos em sistemas estruturais tem tido um aumento significativo, em especial, as soluções que usam o aço inoxidável. A utilização desses elementos pode otimizar o consumo dos materiais, principalmente, quando incluem materiais de alto valor de aquisição, como o aço inoxidável. O aço inoxidável quando incorporado a uma estrutura traz consigo diversas vantagens, tais como, elevada resistência à corrosão, durabilidade e elevado apelo estético. O objeto deste trabalho é o estudo de colunas curtas do tipo CFDST (Concrete Filled Double Skin Tubular). Esta é uma tipologia de coluna mista formada por dois perfis tubulares concêntricos, sendo o espaço entre os dois perfis preenchido com concreto. Neste trabalho, foi adotado o aço inoxidável no tubo externo, que quando utilizado nessa posição, confere ao elemento suas vantagens, e ainda, influencia o seu comportamento mecânico. Pretende-se com este trabalho, investigar a validade da proposta de dimensionamento existente, corroborar para a elaboração de uma norma nacional sobre esta tipologia, e assim, incentivar sua utilização tipologia no Brasil. O seu comportamento estrutural foi avaliado a partir de uma análise paramétrica através do programa de elementos finitos Abaqus 6.14 com auxílio de uma rotina codificada em Python. Este modelo foi inicialmente validado com resultados de ensaios experimentais. Foi estudada a influência de parâmetros geométricos e dos materiais tais como: espessura e diâmetro dos tubos, tensão de escoamento do aço carbono, resistência característica do concreto e diferente ligas comerciais de aço inoxidável, incluindo ligas de aço inoxidável austenítico, ferrítico e duplex. Os resultados da análise paramétrica mostraram que o comportamento mecânico e a resistência da coluna tem grande influência dos parâmetros adotados para o tubo externo de aço inoxidável e o núcleo de concreto. Quando foi estudada a variação dos parâmetros referentes ao tubo interno, verificou-se que este possui pouca contribuição na resistência, como esperado inicialmente. Os resultados obtidos foram compatíveis com a formulação de dimensionamento existente, contudo para uma melhor representação do espaço amostral, foi proposto um ajuste na fórmula estudada.

Resumo

Os solos finos geram dificuldades para o erguimento de construções acima deles devido, em alguns casos, a uma baixa resistência ao cisalhamento não drenada. Neste cenário, uma solução para a viabilização destas construções é a realização de alguma das técnicas de construção sobre solos moles. Dentre essas técnicas, uma da que se destaca pela sua simplicidade de execução é o aterro reforçado com geossintético. O dimensionamento do reforço de geossintético pode ser elaborado segundo as premissas de Rowe e Soderman (1985), Hinehberger e Rowe (2003) ou Futai (2010), entre outros. Foi elaborado uma atualização do ábaco proposto por Rowe e Soderman (1985), de obtenção da deformação permissível de um reforço geossintético, com o auxílio dos programas Slide e RS2. O ábaco também foi modelado para algumas situações peculiares dos solos brasileiros. O presente trabalho realizou uma análise sobre o trabalho de Bergado et al. (1994), obtendo as deformações permissíveis de acordo com os métodos estabelecidos por Rowe e Soderman (1985) e Futai (2010). Com o ábaco do presente trabalho, foram realizadas novas análises para Bergado et al. (1994) e Magnani (2006), obtendo-se deformações permissíveis. Estas deformações permissíveis foram comparadas com as obtidas pelo método de Rowe e Soderman (1985) e com as medições de campo, sendo obtidas razoáveis proximidades entre os resultados. Ademais, o presente trabalho analisou o fator de correção de Bjerrum (1973) obtido por Bergado et al. (1994), encontrando um valor diferente dos autores. Também foram realizadas análises nos softwares Slide e PLAXIS com o objetivo de comparar com os dados de campo e a modelagem numérica realizada anteriormente por Bergado et al. (2002). Os valores de deslocamentos verticais entre as análises numéricas são semelhantes até a ruptura do aterro, porém não foi possível a comparação com os dados de campo. A mesma dificuldade ocorreu para os dados de deslocamento horizontal, que foram superiores aos obtidos na modelagem de 2002. As curvas de excesso de poropressão possuem o mesmo formato das de campo, porém com uma magnitude um pouco superior. As avaliações nos softwares puderam indicar as prováveis alturas de ruptura dos aterros construídos por Bergado et al. (1994).

Título da Dissertação: Estudo da aderência entre concreto e argamassas industriais e compósitos cimentícios reforçados com fibras: Avaliação em diferentes idades e do uso de ponte de aderência
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Profa. Margareth da Silva Magalhães / Profa. Regina Helena Ferreira de Souza
Defesa: 04 / 05 / 2020
Fonte de Recursos: -

Resumo

O reparo e o reforço estrutural estão cada vez mais presentes no cotidiano das empresas de construção civil. Isso ocorre em função do envelhecimento das construções, da falta de manutenção, da deterioração precoce, além da necessidade de readequação de estruturas já existentes visando a novos usos. Para que o reparo e o reforço garantam a integridade e a durabilidade das estruturas, alguns aspectos devem ser atendidos. A identificação correta das causas dos danos levará à definição da solução ideal para cada caso, a aplicação da boa técnica, nomeadamente no que diz respeito à remoção dos materiais deteriorados, à limpeza do substrato e a perfeita ligação entre o material novo e o material a ser reparado são fundamentais para o êxito do trabalho. Neste quesito, a garantia da aderência da ligação é um fator fundamental para a realização de um bom trabalho. Deste modo, o objetivo desta dissertação é verificar a resistência da aderência entre o concreto e sete tipos de argamassas sendo quatro tipos de argamassas industriais e três tipos de argamassas desenvolvidas em laboratório, avaliando-se a eficiência de ponte de aderência e a influência do tempo, através de ensaios de longa duração. Foram realizadas análises comparativas desses parâmetros entre si, com os resultados de outros pesquisadores e com limites normativos. Foram realizados dois tipos de ensaios: ensaio de cisalhamento oblíquo, de acordo com a norma britânica e ensaio de arrancamento de pastilhas, de acordo com as normas brasileiras e europeias. Após as análises, verificou-se que a utilização de ponte de aderência e o envelhecimento dos materiais traduzem um aumento da resistência de aderência do reparo.

(Versão digital final. Sem finalizacao do processo interno devido a AEDA-031/REITORIA/2020)

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo a avaliação do comportamento de uma obra de escavação em solo residual e rocha basáltica, com cerca de 30 m de profundidade, localizada no município de Bento Gonçalves, Rio Grande do Sul. Dentre as técnicas utilizadas, destacam-se a execução de solo grampeado de caráter provisório e o reforço de muro de arrimo com tirantes provisórios e perfis metálicos. O monitoramento geotécnico, a fim de se detectar possíveis movimentações, se deu a partir da leitura de inclinômetros, marcos superficiais e tell tales instalados nos taludes a serem contidos. Durante a obra foram realizados ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento de grampos afim de obter e aferir os parâmetros geotécnicos adotados. O método executivo utilizado e o monitoramento geotécnico permitiram um ritmo contínuo das obras e o acompanhamento do desempenho durante todas as fases de implantação. Os resultados da instrumentação serão comparados com a previsão das deformações utilizando o “software” Plaxis, que utiliza o método dos elementos finitos para simulação do comportamento do maciço e avaliação das deformações ao longo do tempo. A instrumentação do trabalho apresentou grande razoabilidade de resultados e eficiência dos instrumentos, além disso, o software foi capaz de alcançar resultados muito significativos e próximos da realidade em uma simulação de longo prazo, apresentando um bom comportamento em relação à magnitude das deformações e sua distribuição em relação ao tempo.

Título da Dissertação: Implementação computacional de modelos constitutivos para juntas de argamassa de estruturas de alvenaria no ANSYS
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Profa. Maria Fernanda Figueiredo de Oliveira
Defesa: 09 / 03 / 2020
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

A previsão do comportamento da estrutura, incluindo padrões de fissuração até sua falha completa, e a identificação dos mecanismos de falha através de métodos matemáticos ou computacionais é uma grande ferramenta para se aliar aos resultados experimentais, uma vez que reduz o número de corpos-de-prova necessários a serem ensaiados e o número de pontos a serem instrumentados, gerando uma redução de custos e prazos. Para construções em alvenaria, que é um material compósito anisotrópico com comportamento não linear devido às suas juntas, este ganho de eficiência é fundamental, uma vez que sua resposta depende das cargas aplicadas, do tamanho do painel e da presença de aberturas, tornando cada ensaio válido para uma situação única. A modelagem de um painel de alvenaria difere sensivelmente do processo de modelagem de estruturas em concreto ou em aço devido às características do material. O material compósito possui propriedades de falha distintas dependendo da direção analisada por conta da presença das juntas que agem como planos de fraqueza, tornando a modelagem numérica complexa. São várias as estratégias e abordagens que visam simplificar o processo para a elaboração de modelos viáveis e funcionais. Nos programas de elementos finitos, nota-se principalmente uma limitação na representação do comportamento constitutivo dos elementos que representam essas interfaces bloco-argamassa. O objetivo deste trabalho é implementar modelos constitutivos para simular o comportamento das juntas de alvenaria pela abordagem da micromodelagem simplificada no programa computacional de elementos finitos ANSYS. A partir da programação em FORTRAN de subrotinas do usuário para elementos de interface do ANSYS, dois modelos foram implementados: Mohr-Coulomb com superfície de cut-off na tração e superfície de fechamento na compressão com encruamento; e Mohr-Coulomb com superfície de cut-off na tração e dano. Finalmente, exemplos de validação e aplicação são apresentados.

Resumo

O aço inoxidável vem sendo cada vez mais aplicado na construção civil por conta de suas características de resistência mecânica, resistência à corrosão e durabilidade, além do seu grande apelo estético e sustentável. Contudo, as normas vigentes para esse material são obtidas por analogias com o comportamento do aço carbono, e não costumam diferenciar as diversas classes de aço inoxidável existentes. Essa dissertação apresenta uma extensa análise numérica de cantoneiras de abas iguais laminadas a quente submetidas à compressão axial, considerando os aços austenítico, duplex e ferrítico. Essa escolha foi feita porque as colunas com seção em cantoneira podem desenvolver flambagem por flexão na menor inércia ou flambagem por flexo-torção, fenômeno que mescla dois modos de flambagem puros (torção e flexão na maior inércia). Na análise numérica, foram consideradas curvas de caracterização obtidas experimentalmente em outros trabalhos, e a calibração foi feita através da introdução de imperfeições geométricas ao modelo, buscando obter valores condizentes com ensaios já realizados. Na sequência, o programa de análise foi expandido e considerou 31 seções comerciais. Ao comparar os resultados da análise numérica com as prescrições normativas, concluiu-se que os procedimentos vigentes, em geral, subestimavam as resistências de cantoneiras em aços austenítico e duplex, mas superestimavam a resistência da seções em aço ferrítico. Por essa razão, foram propostas alternativas de dimensionamento para cada tipo de aço inoxidável, considerando os dois modos de flambagem pertinentes. A proposta sugerida apresentou resultados muito próximos dos obtidos nos modelos numéricos e corrigiu alguns problemas que as formulações vigentes apresentavam, tanto para a flambagem por flexão quanto para a flambagem por flexo-torção.

Resumo

Rupturas causadas por liquefação apresentam consequências catastróficas por todo mundo, tais rupturas são mais presentes no setor de mineração, nas barragens de rejeito, motivo pelo qual o fenômeno vem sendo amplamente estudado, sendo A essa ruptura caracterizada por perda abrupta de resistência não drenada, observada após pico. Vários são os pré-requisitos para que um determinado solo seja susceptível a liquefação, entre eles destacam-se: curva granulométrica, densidade relativa, grau de saturação, etc. Nos casos onde foram relatados a ocorrência do citado fenômeno, o solo passa por uma mudança de estado físico, passando a se comportar como um líquido. Contudo, existe certa ambiguidade na definição de liquefação. Para alguns autores, como por exemplo, Jeferries & Been e Slade, a liquefação se caracteriza pelo processo de amolecimento (strain softening) do solo, ou seja, pela ruptura frágil que o solo apresenta, enquanto que outros autores, Carrera et al., tratam como liquefação materiais que têm sua resistência ao cisalhamento igualadas a zero, sendo essa observada por meio de trajetórias de tensão que se encaminham para o local onde p e q são iguais a zero, denominando esta de liquefação verdadeira. A presente pesquisa apresenta uma série de resultados de ensaios triaxiais não drenados em uma areia uniforme e com grãos arredondados do Rio de Janeiro. Foram estudas também diversas metodologias de moldagem de corpos de prova de ensaios triaxiais, além da determinação da linha de estado crítico e da linha de ruptura por liquefação (flow liquefaction line) As trajetórias de tensões obtidas de vários resultados de ensaios triaxiais não drenados apresentam tendência de liquefação verdadeira, como o observado por Carrera et al para rejeitos oriundos da mina de Stava – Itália, apesar de algumas trajetórias não atingirem a origem de seus respectivos eixos. Contudo, não foi observada uma única linha de ruptura por liquefação.

Título da Dissertação: Influência da geometria dos blocos e das encostas rochosas na dinâmica de queda de blocos – Uma aplicação da Teoria do Caos
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Prof. Armando Prestes de Menezes Filho
Defesa: 30 / 01 / 2020
Fonte de Recursos: -

Resumo

Os maciços rochosos fraturados apresentam diversos mecanismos de instabilização, dentre os quais os de queda de blocos acham-se entre os mais frequentes. Este tipo de instabilização em geral ocorre repentinamente e sem sinais prévios de movimentação, podendo abranger grandes volumes de material e implicar elevados valores de energia e velocidade. O grande desenvolvimento e aperfeiçoamento das metodologias de estudo deste fenômeno tem proporcionado um grande avanço em sua compreensão e análise, possibilitando projetos de mitigação mais condizentes com a realidade do problema. No entanto, ainda se faz necessário um entendimento maior a respeito dos fatores que regem estes eventos e como estes se manifestam. Assim, Ignacio (2019) propôs e aplicou em sua pesquisa uma nova perspectiva de análise utilizando a teoria do caos e obtendo resultados satisfatórios. Esta teoria trata de sistemas dinâmicos não lineares, que apresentam como característica principal a sua grande sensibilidade às condições iniciais, o que os torna não previsíveis na prática a longo prazo, aspecto este marcante no fenômeno de queda de blocos. Esta dissertação objetiva estudar o fenômeno de queda de blocos utilizando-se a teoria do caos. Mais precisamente, propõe analisar a influência da geometria dos blocos e das encostas rochosas na dinâmica de queda, a partir das distribuições de probabilidade de localização final dos blocos, obtidas por meio de simulações numéricas para dezesseis cenários propostos. Cada cenário é formado pela combinação de quatro perfis transversais distintos e quatro geometrias de blocos diferentes, que variam em formatos hexagonais e quadrangulares, com bordas arredondadas e vivas. Os resultados mostraram que a teoria do caos pode ser utilizada na análise da queda de blocos, sugerindo, entretanto, que o estabelecimento de um comportamento dinâmico fraca ou fortemente caótico não depende somente do tipo de geometria apresentada pelo perfil das encostas e dos blocos instáveis, mas também de sua interação mútua, o que confere a este fenômeno aspectos de difícil apreensão.

Resumo

É por meio dos portos onde se realizam grande parte das exportações e importações de bens e mercadorias no Brasil. É o aumento da demanda de trocas comerciais que desperta a necessidade de modernização de um porto, permitindo que embarcações maiores e equipamentos de transbordo de maior capacidade sejam capazes de operar em tal instalação portuária. Portanto, visando acomodar navios maiores, o presente trabalho trata do reforço estrutural do Cais da Gamboa, no Porto do Rio de Janeiro (RJ), visando o aprofundamento do berço de atracação do terminal de passageiros. O Cais da Gamboa é uma estrutura histórica dentro do contexto da cidade do Rio de Janeiro e, o projeto de reforço visa manter íntegra a mesma, além de não alterar a lâmina d’água da baía de Guanabara, patrimônio ambiental. Esta dissertação busca trazer todo o histórico do Cais e mostrar a evolução da administração do Porto do Rio de Janeiro ao longo dos anos. Este trabalho apresenta suscintamente uma revisão bibliográfica sobre investigações geotecnológicas no âmbito das obras marítimas, seus aspectos geotécnicos, além de tratar brevemente do processo de dragagem. A modelagem do projeto de reforço estrutural foi realizada no software RS2, com o uso do Método dos Elementos Finitos. Com isso, analisou-se a estabilidade do Cais através do Fator de Segurança da obra, observando resultados como tensões máximas cisalhantes desenvolvidas pelo maciço e deslocamento total da estrutura.

Resumo

Esta dissertação trata de um estudo realizado a partir de ensaios CPT e SPT executados em verticais próximas de um banco de dados selecionado e organizado pelo autor. O objetivo principal foi a comparação entre os modelos de cálculo da resistência estática mobilizada durante a penetração do amostrador propostos por Schmertmann (1979) e por Aoki (2013). A proposta mais antiga foi desenvolvida a partir da premissa do não embuchamento do amostrador durante sua penetração, enquanto a segunda proposta considerou a possibilidade do embuchamento. Aoki (2013) considerou a possibilidade de melhor interpretação do ensaio quando do conhecimento do comprimento da bucha, após o término da penetração de 45 cm. O autor procurou adaptar as equações de Schmertmann (1979) às dimensões do amostrador utilizado no Brasil, e para diferentes comprimentos de bucha, de forma a permitir sua comparação direta com o modelo de cálculo de Aoki (2013). Através da aplicação dos dois modelos de cálculo, a resistência de ponta unitária e o atrito lateral unitário no amostrador foram estimados e comparados aos resultados de qc e fs do CPT, em diferentes abordagens. O autor ilustrou as interpretações para uma obra específica, indicando os demais casos estudados em documentos em anexo. O autor observou que a partir da proposta de Schmertmann (1979) e de Aoki (2013) foi possível obter valores próximos aos experimentais. Os resultados indicam a maior possibilidade de embuchamento do amostrador nos solos argilosos, reproduzido nas análises por Aoki (2013), e não embuchamento nos solos arenosos, reproduzido nas hipóteses de Schmertmann (1979) e Aoki (2013). Confirmou-se as expectativas de Aoki (2013), de que a medida do comprimento da bucha ao final da penetração traz novas possibilidades de interpretação do ensaio SPT como uma ferramenta ainda mais útil ao projetista de fundações. Os resultados revelam que a execução do ensaio de forma cuidadosa, com resultados mais acurados e equipes qualificadas, bem como a instrumentação da energia que chega ao amostrador, são fundamentais à melhor interpretação do ensaio, permitindo a contínua evolução de sua interpretação.

Título da Dissertação: Avaliação experimental da retração em concretos com substituição do agregado graúdo natural por agregados reciclados
Linha de Pesquisa: Comportamento de Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 04 / 12 / 2019
Fonte de Recursos: -

Resumo

O setor da construção civil é uns dos setores responsáveis por gerar grandes vultos de resíduos e estes, por muitas vezes, são descartados em locais inapropriados. Por outro lado, esta atividade econômica requer uma grande quantidade de matéria prima natural. Perante a necessidade em reduzir os impactos causados pelo setor da construção, inúmeros pesquisadores têm estudado o comportamento do concreto quando este é confeccionado com substituição do agregado natural pelo agregado reciclado. As pesquisas realizadas pela comunidade acadêmica apontam viabilidade na utilização de agregados para fins estruturais porem, pouco se conhece sobre o comportamento desses concretos a longo prazo. Fenômenos como a retração e a fluência fazem com que as estruturas em concreto permaneçam se deformando ao longo do tempo. A retração, ao contrário da fluência, faz com que os elementos se deformem ainda que estes não se encontrem submetidos a esforços e tal fato pode levar ao surgimento de fissuras de retração e, consequentemente, vir comprometer a durabilidade da estrutura. Assim, diante da importância deste fenômeno, este trabalho tem como objetivo determinar experimentalmente a magnitude da retração autógenas e da retração por secagem em concretos convencionais e em concretos confeccionados com agregados graúdos reciclados. Diante disto, para estudar a retração, foram conduzidos ensaios experimentais de acordo com a ABNT NM 131 (1997) e ASTM 157 (2017) em concretos de 60MPa produzidos com cimento CP 2 e CP 5, concreto de 40MPa confeccionado com cimento CP 2 e com fator água/cimento de 0,35 e 0,38 e em traço de concreto de classe de resistência de 40MPa com substituição do agregado graúdo natural por 25%, 50%, 75% e 100% de agregado reciclado de concreto (RCA) e de tijolo (RMA). Os valores obtidos experimentalmente foram comparados com os valores indicados para concretos convencionais pela norma ABNT NBR 6118 (2014) e pelos códigos CEB-fip (2010), Eurocode 2 (2004) e ACI209.2R (2008). Posteriormente, os valores de retração obtidos nos concretos com reciclados foram comparados com os valores encontrados por Lye et al. (2016) e Silva et al. (2015) e estes também foram confrontados com as equações indicadas por Lye et al. (2016). Foi conduzida uma análise de covariância (ANOVA) dos grupos de concretos produzidos a fim de identificar as diferenças entre os concretos produzidos. Nesta análise foi possível identificar que, por exemplo, a resistência do concreto e o tipo de cimento influenciaram na magnitude da retração, já a variação do fator água cimento de 0,35 para 0,38 não apresentou diferença significativa. Por meio de regressões lineares, obteve-se equações que melhor representem a retração autógena e por secagem dos concretos produzidos. Estas equações foram utilizadas para determinar a abertura de fissuras em lajes de concreto através das equações propostas por Gilbert e Nejadi (2004). Através desta análise, foi possível verificar a diferença entre as fissuras que ocorrerão em lajes de concretos confeccionadas com concretos convencionais e quando estas forem produzidas com concretos com reciclado além de identificar a quantidade ideal de taxa de armadura a ser adotada nestas lajes para combater a retração.

(Versão digital final. Sem finalizacao do processo interno devido a AEDA-031/REITORIA/2020)

Título da Dissertação: Análise do comportamento estrutural de seções CHS em aço inoxidável submetidas a compressão, flexão e flexo-compressão
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima e Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 04 / 12 / 2019
Fonte de Recursos: -

Resumo

Apesar de ainda apresentar um custo direto maior em relação às estruturas usuais de concreto armado ou em aço carbono e mistas, nota-se um crescimento nos últimos anos no uso de aço inoxidável em elementos estruturais. Este crescimento justifica-se pela sua durabilidade, proporcionada pela alta resistência à corrosão, e consequente redução nos custos de manutenção, alto impacto estético conferido às construções além de elevada resistência ao fogo. Buscando melhorar a relação custo-benefício, estudos vêm sendo realizados para aperfeiçoar as metodologias de dimensionamento existentes. Os códigos normativos atuais ainda tratam o comportamento de estruturas em aço inoxidável de forma similar aos elementos em aço carbono, usualmente subestimando os valores de resistência desses elementos. Este trabalho tem como objetivo, o estudo do comportamento de colunas, vigas-coluna e vigas em seções tubulares circulares de paredes finas em aço inoxidável austenítico SAE-AISI A554 304. Isto foi feito através de um programa experimental e modelagem numérica através do Método dos Elementos Finitos. Os ensaios experimentais foram executados com seções CHS 101,6×1,5 e CHS 127,0×2,0 submetidas a compressão e flexão. Os modelos numéricos foram gerados através do software ABAQUS 6.14 e foram calibrados por meio dos resultados obtidos pelo programa experimental realizado no Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Estes resultados foram comparados o método de dimensionamento presente no Eurocode 3 Parte 1-4 e com o Método da Resistência Contínua modificado.

Resumo

A alta concentração de solos moles na região litorânea do oeste da cidade do Rio de Janeiro devido a sua localização geográfica e formação característica, aliada à necessidade cada vez maior de ocupação de novos espaços na cidade diante do aumento da população, induz aos engenheiros a implementação de técnicas que visam o melhoramento desses solos. Diante desse cenário, uma técnica brasileira – geoenrijecimento com CPR Grouting – foi desenvolvida se tornando uma opção viável, mais rápida e funcional, que possibilita construções sobre solos inabitáveis anteriormente. Por ser relativamente recente, poucos estudos existem sobre a técnica. O objetivo deste trabalho é avaliar a confiabilidade dos parâmetros obtidos pelo modelo geotécnico equivalente proposto por Rodrigues et. al. (2017), a partir de dados oriundos de monitoramento de obras que aplicaram o geoenrijecimento combinado com a utilização de drenos verticais. A partir desse modelo, obtêm-se os parâmetros do solo homogeneizado pós geoenrijecimento com CPR-Grouting, o que proporcionará uma melhor previsão para projetos futuros que utilizem a técnica.

Resumo

As estruturas de concreto pré-moldado apresentam facilidade de execução e de controle de qualidade de seus elementos. Porém, as ligações entre os elementos são o principal problema. A máxima economia do projeto ocorre quando os elementos de ligação possuem desempenho adequado e fácil montagem. Uma forma de ligação entre pilar e viga é através de consolo de concreto. Consolos são elementos estruturais que se projetam de pilares para servir de apoio para outras partes da estrutura. O trabalho apresenta uma revisão bibliográfica acerca dos principais conceitos para a pesquisa. Possui um programa experimental no qual foram ensaiados seis modelos em escala reduzida com consolos curtos de mesma dimensão. Sendo eles quatro com taxas de armadura iguais, variando o método de ancoragem do tirante e a forma de concretagem do consolo, monolíticos e em etapa posterior à execução do pilar. Foram confeccionados ainda outros dois modelos com taxa de armadura do pilar superior e taxa de armadura de costura inferior aos mencionados anteriormente. Estes dois modelos foram monolíticos e a forma de ancoragem do tirante foi variada. Dessa forma, foi possível avaliar o comportamento e a segurança de consolos curtos monolíticos e concretados em etapa posterior à execução do pilar com estribos na região de ancoragem. Foram avaliadas a influência de estribos na região de ancoragem, a contribuição da armadura de costura na resistência dos consolos e a influência da variação das taxas de armadura do pilar e do consolo no modo de ruptura. Todos os modelos se comportaram de forma dúctil e apresentaram cargas últimas maiores que o previsto por normas. Os modelos de cálculo teóricos forneceram valores mais próximos aos observados experimentalmente devido ao fato deles considerarem a contribuição da armadura de costura no cálculo da resistência. Constatou-se que os estribos na região de ancoragem contribuíram para aumentar a rigidez do consolo e que o modo de ruptura do modelo depende do trabalho em conjunto entre a armadura do consolo e do pilar.

(Versão digital final. Sem finalizacao do processo interno devido a AEDA-031/REITORIA/2020)

Título da Dissertação: Investigação experimental e numérica do comportamento estrutural de ligações tubulares T com reforço de chapa
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva e Profa. Monique Cordeiro Rodrigues
Defesa: 01 / 11 / 2019
Fonte de Recursos: -

Resumo

Estruturas com perfis tubulares vêm ganhando cada vez mais espaço no ramo da construção civil. Possuem grandes vantagens em relação a outros tipos de seções transversais, tais como, boa trabalhabilidade na execução de estruturas treliçadas, bom comportamento estrutural quando submetidas à torção, eficiência na utilização em estruturas mistas funcionando como forma para o concreto, e ainda, a sua aparência atrativa que vem sendo apreciada pelos engenheiros e arquitetos. Em alguns lugares do mundo, este tipo de estrutura já é utilizada desde o século passado. Porém, o seu uso em larga escala é relativamente recente no Brasil. De fato, as novas tecnologias na indústria siderúrgica facilitaram os processos e aumentaram a produção deste tipo de perfil, além do desenvolvimento de uma norma brasileira para estruturas tubulares. Neste sentido, este trabalho objetiva o estudo do comportamento estrutural de ligações tubulares do tipo T com reforço de chapa. É investigado a influência da espessura da chapa de reforço, uma vez que as normas EN1993- 1-8, ABNT NBR 16.239 desconsideram a contribuição da espessura da parede do banzo no dimensionamento de ligações tubulares do tipo T com reforço de chapa. Assim, foi realizado um programa experimental para avaliar o comportamento estrutural com perfis tubulares quadrado consistindo em cinco protótipos divididos em dois grupos. Em cada um destes grupos, há a variação da espessura da chapa de reforço. Além destes ensaios, foi desenvolvido um modelo numérico com base no método dos elementos finitos utilizando o programa Abaqus. Os modelos numéricos foram validados confrontando os seus resultados com aqueles observados nos ensaios experimentais. Em detalhes, foram avaliadas as tensões de von Mises e o modo de falha dos casos investigados. Com isso, foi possível investigar um número maior de casos através de uma análise paramétrica. Com relação aos resultados encontrados, foi observado que o aumento da espessura da chapa de reforço proporciona uma maior capacidade de carga à ligação. Este aumento de resistência é não linear, e ainda, observou-se um limite específico para o acréscimo de resistência com o aumento da espessura relacionado a contribuição de outro modo de falha. Por fim, os resultados observados foram comparados com as formulações preconizadas por normas e por outros estudos, concluindo que, as normas possuem valores muito conservadores e as formulações propostas por outros autores apresentam valores mais próximos aos resultados, porém com valores distintos. Sendo assim, uma nova proposta de formulação para a determinação da resistência das ligações foi desenvolvida, e ainda, uma modificação na avaliação da capacidade da ligação é proposta com base na análise de dois modos de falha.

(Versão digital final. Sem finalizacao do processo interno devido a AEDA-031/REITORIA/2020)

Resumo

A busca por parâmetros confiáveis para uma correta análise é um dos grandes desafios encontrados na área de projetos para obras de Engenharia Geotécnica. Fatores como o alto custo de ensaios mais precisos, a demora em obter resultados, e os erros praticados durante as investigações resultam em complicações técnicas para os profissionais projetistas. O objetivo da presente dissertação é apresentar um método de obtenção de parâmetros para ensaios pressiométricos a partir de análises numéricas auxiliadas por uma rotina específica em linguagem Python. Será realizada uma retroanálise de um caso onde foram obtidos parâmetros de projeto a partir de resultados de PMT (Pressuremeter Menard Test), e comparados com parâmetros resultantes da rotina Python, valores decorrentes de instrumentação geotécnica e de projeto anteriormente executado. Esta metodologia visa implementar uma escolha rápida e eficaz para a utilização de dados provenientes de ensaios pressiométricos. Através da reprodução automatizada de inúmeras simulações numéricas do referido ensaio com diferentes parâmetros, será possível a escolha dos valores que levam à curva mais fiel à obtida no ensaio de campo. A rotina, inicialmente desenvolvida pelo Eng. Francisco Santos Marques, foi aprimorada e passou por uma série de modificações para funcionar corretamente no estudo de caso, e com a versão atualizada do software Plaxis 2019. Os resultados encontrados foram utilizados em modelo 3D da obra de reservatório de amortecimento pluvial da Praça Varnhagem, onde foi possível analisar a confiabilidade da proposta através das medidas nas paredes diafragma do local.

Título da Dissertação: Análise de evento de queda de bloco seguido de explosão da rocha no distrito de Banquete, Bom Jardim – RJ
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Prof. Armando Prestes de Menezes Filho / Prof. Rogério Luiz Feijó
Defesa: 28 / 10 / 2019
Fonte de Recursos: -

Resumo

Quedas de blocos são fenômenos comuns em encostas rochosas e trazem enorme risco para pessoas e estruturas físicas ao redor. Consistem em movimentos de massa que, de forma geral, ocorrem de forma instantânea e sem muitos sinais de alerta. Em função de geralmente estarem associadas a altas elevações, as energias envolvidas neste tipo de evento são elevadas, resultantes de altas componentes de energia potencial que são transferidas para componentes cinética e rotacional. Nos casos em que o peso dos blocos é elevado, a efetividade do evento torna-se evidente, com devastação de áreas naturais, colapso de estruturas de engenharia e perdas humanas. Nos casos mais extremos, o impacto de um grande bloco pode resultar em grandes explosões de rocha (Rock Blasting), resultando na fragmentação do bloco, que pode chegar ao nível de pulverização, aumentando potencialmente o caráter destrutivo do evento e a devastação resultante. Estas explosões podem atingir níveis tão altos de energia quanto qualquer bomba não nuclear existente, causando ondas de choque que podem, eventualmente, decepar árvores a centenas de metros e devastar espaços inteiros. Não há muitas pesquisas disponíveis a respeito do Rock Blasting proveniente de queda de blocos, portanto muito ainda precisa ser desenvolvido acerca deste tema. A presente pesquisa busca reproduzir e compreender um fenômeno semelhante ocorrido no distrito de Banquete, Bom Jardim-RJ, que resultou na devastação total de área Florestal no topo de um talude, com pulverização de fragmentos de tamanhos variados arremessados a distâncias variáveis, cujo ápice do alcance registrado foi a cobertura de uma residência distante horizontalmente cerca de 430m do ponto de impacto. Conseguiu-se, através do programa Meshlab, a criação de um perfil muito próximo da realidade para efetiva análise da queda de bloco no programa RocFall v 6.0. Várias hipóteses foram simuladas a fim de melhor entender o comportamento cinético e cinemático do processo de queda e, através de uma sequência lógica de pesquisa, uma reprodução do fenômeno foi obtida, respeitando e criando soluções para as limitações do programa que trabalha bem a queda de blocos, porém nada resolve na questão da fragmentação do bloco. A conclusão do trabalho identifica as causas que podem ter conjuntamente potencializado o Rock Blasting e propõe ações mitigatórias para novas ocorrências.

Título da Dissertação: Avaliação da resposta estrutural dinâmica de edifícios em aço com base em monitoração experimental e modelagem numérica.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva / Prof. Gilvan Lunz Debona
Defesa: 25 / 10 / 2019
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Análises numéricas baseadas em simulações com o Método dos Elementos Finitos (MEF) estão presentes na rotina diária de diversos centros acadêmicos e escritórios de cálculo estrutural ao redor do mundo. Entretanto, um dos problemas para sua utilização é a confiabilidade da análise MEF, de modo a representar a resposta correta do modelo estrutural analisado. Atualmente, é possível utilizar os resultados de monitorações experimentais dinâmicas para verificar e calibrar o modelo numérico e, consequentemente, melhorar a precisão dos resultados. A monitoração experimental dinâmica permite a extração dos parâmetros modais (frequências naturais, modos de vibração e coeficientes de amortecimento). Estes parâmetros são relevantes para a correta caracterização do modelo investigado e são calculados com base nos sinais experimentais de aceleração, velocidade e deslocamento. Desta forma, neste trabalho, os parâmetros modais relacionados a um edifício em aço de cinco andares construído em laboratório são determinados com base na monitoração experimental dinâmica. Em sequência, visando validar as equações de movimento do sistema estrutural, tanto a resposta dinâmica numérica quanto a resposta dinâmica experimental do modelo físico foram correlacionadas. Os resultados são apresentados em termos de parâmetros modais, funções de resposta de frequência (FRFs) e respostas no domínio do tempo. Estes parâmetros modais foram usados para calibrar o modelo numérico em MEF. O modelo computacional proposto, desenvolvido para a análise dinâmica do edifício investigado, adotou as técnicas usuais de refinamento de malha presentes em simulações MEF implementadas no software ANSYS. Neste modelo numérico, os pilares foram representados por elementos de viga tridimensionais, onde os efeitos de flexão e torção são considerados. As lajes foram representadas por elementos de placa. Em seguida, uma análise de vibração forçada foi realizada, e a resposta dinâmica do modelo numérico, quando sujeito a cargas de impacto, foi comparada com a resposta estrutural real do modelo de edifício em aço. As conclusões enfatizam a relevância da monitoração experimental dinâmica para caracterizar e ajustar o modelo MEF desenvolvido do edifício investigado. A boa correspondência entre os resultados numéricos e os resultados experimentais podem corroborar o uso adequado do modelo numérico desenvolvido.

Título da Dissertação: Elaboração de Mapa de Susceptibilidade ao Risco Geotécnico no Maciço da Tijuca com Utilização de Modelo Probabilístico.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Prof. Marcus Peigas Pacheco / Prof. Juliano de Lima
Defesa: 30 / 09 / 2019
Fonte de Recursos: -

Resumo

Os deslizamentos de encostas são muito frequentes no Rio de Janeiro, principalmente no verão, onde as condições meteorológicas são influenciadas pelo calor e alta umidade do ar, contribuindo para formação de áreas de instabilidade ocasionando chuva forte. Na cidade do Rio de Janeiro o Maciço da Tijuca, Maciço da Pedra Branca e Maciço Gericinó-Mendanha constituem o compartimento de maciços litorâneos, sendo que o Maciço da Tijuca ocupa a posição central do município. Este maciço é formado por uma grande variedade de serras e por morros, alguns com vertentes para a Zona Norte, outras para o centro da cidade, outras em direção ao Oceano Atlântico e outras para a Baixada de Jacarepaguá. Em algumas regiões do Maciço da Tijuca, devido à morfologia, características geológicas, urbanização e a alta densidade populacional ocorrem muitos movimentos de massa que são agravados principalmente em dias de chuva intensa. Neste contexto é necessário ter o conhecimento prévio de onde são as áreas mais afetadas, para que medidas mitigadoras sejam empregadas, e muitas tragédias não voltem a acontecer. Neste trabalho, foram gerados mapas de susceptibilidade ao risco geotécnico utilizando o modelo de atualização bayesiana de probabilidades, a partir da análise de laudos de ocorrências geotécnicas no período de 2010 a 2015 e aplicando a metodologia proposta por Lima (2017), onde todas as ocorrências são classificadas de acordo com a gravidade do movimento de massa associados ao correspondente risco de susceptibilidade. Definidos os valores das probabilidades em cada grupo de pontos, torna-se possível a modelagem dos mapas de com a utilização de ferramenta de interpolação geoestatística do software ArcGIS.

(Versão digital final. Sem finalizacao do processo interno devido a AEDA-031/REITORIA/2020)

Título da Dissertação: Avaliação da influência de tensões normais no banzo para a resistência de ligações soldadas entre perfis RHS e SHS
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima / Profa. Monique Cordeiro Rodrigues
Defesa: 26 / 09 / 2019
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O emprego de perfis tubulares em estruturas de aço tem se destacado, em especial, devido à sua elevada resistência à compressão, torção, flexão e esforços combinados. Por este motivo, são amplamente empregados em colunas, treliças e em elementos de contraventamento. Diante deste contexto, faz-se necessário o desenvolvimento de estudos na área, visando alcançar a melhor forma de aplicação destes perfis em elementos estruturais. Um aspecto particularmente importante no dimensionamento de estruturas tubulares é a verificação das ligações, visto que estes pontos estão suscetíveis a diferentes mecanismos de falha. Tradicionalmente, esta verificação é realizada com base em normas de projeto, tais como o Eurocode 3, parte 1-8, ABNT NBR 16239 e ISO 14346. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um estudo numérico para avaliar a influência de tensões normais no banzo para a resistência de ligações soldadas entre perfis SHS e RHS, com ? igual a 1. Uma análise paramétrica foi conduzida com modelos em elementos finitos elaborados no programa ANSYS, e calibrados com ensaios experimentais. Nesta análise, foram simuladas ligações T com e sem reforço de chapa lateral, considerando diferentes níveis de esforço axial no banzo. A partir dos resultados obtidos, observou-se que a introdução de esforços axiais de compressão e de tração no banzo resulta em uma diminuição da resistência da ligação. Uma redução maior da resistência última é observada para ligações com o banzo sujeito a tração. Com a inclusão de reforço de chapa lateral verificou-se uma diminuição menor da resistência última, indicando que o efeito da introdução de tensões normais no banzo é mais expressivo em ligações não reforçadas do que em ligações reforçadas. Por fim, concluiu-se que a função Qf da norma ISO 14346 foi a que apresentou os melhores resultados, porém forneceu valores contra a segurança para uma ampla gama de ligações sujeitas a tensões de tração no banzo, e por esta razão, dois novos métodos são propostos fornecendo resultados satisfatórios.

Título da Dissertação: Efeito do Esforço Cortante em Geosintéticos para Suporte de Aterros Estaqueados sobre Solos Moles
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador(es): Prof. Marcus Peigas Pacheco / Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 30 / 08 / 2019
Fonte de Recursos: -

Resumo

Os softwares geotécnicos de elementos finitos e de equilíbrio limite de maior alcance acadêmico e profissional, desenvolvidos sob a premissa de pequenas deformações, consideram que os geosintéticos são estruturas capazes de absorver apenas forças axiais de tração. As principais consequências dessa hipótese simplificadora são a previsão de esforços axiais inferiores aos reais e o desconhecimento das forças cortantes, decorrentes de efeitos de segunda ordem, que são negligenciados nesses softwares. Na presente Dissertação, objetiva-se a quantificação conceitual das forças cortantes nos geosintéticos, através de análises de deformação plana por elementos finitos.

(Versão digital final. Sem finalizacao do processo interno devido a AEDA-031/REITORIA/2020)

Resumo

Dos novos materiais para a construção civil que vêm sendo estudados em substituição ao aço, estão as barras não-metálicas. Algumas vantagens no seu uso podem ser citadas como: menor espessura de cobrimento, alta resistência à tração, baixo peso específico e não condutividades elétrica, térmica e magnética. Este trabalho analisa experimentalmente a aderência entre barras de GFRP e concreto através de ensaios de arrancamento (Pull Out), adaptados das normas canadense e americana, CSA S806-12 e ACI 440.3R-04. Foram considerados como parâmetros o comprimento de aderência e o diâmetro da barra. Os resultados experimentais foram comparados com formulações normativas propostas e resultados de pesquisas anteriores da literatura técnica. Nos modelos experimentais foi possível analisar a influência das propriedades mecânicas das barras, assim como as tensões de aderência, a influência do diâmetro, modos de ruptura do ensaio e o coeficiente de conformação superficial. Foram ensaiados cinco diâmetros diferentes, e três comprimentos de aderência, totalizando cinquenta e sete modelos neste estudo.

Título da Dissertação: Avaliação estrutural de cantoneiras em aço inoxidável austenítico submetidas à compressão
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima / Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco / Profa. Monique Cordeiro Rodrigues
Defesa: 22 / 08 / 2019
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O aço inoxidável vem sendo utilizado em vários tipos de construções devido às suas características de alta resistência à corrosão, durabilidade, aparência e estética. As atuais normas de projeto de aço inoxidável são em grande parte baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Além disso, apesar da simplicidade geométrica, colunas caracterizadas por seção transversal em cantoneira de abas iguais apresentam um comportamento estrutural bastante particular, pois exibem interação entre os modos globais de flambagem por flexo-torção e flexão no eixo de menor inércia. O fenômeno da flambagem por flexo-torção está associado a um platô aproximadamente horizontal da carga crítica axial em função do comprimento e apresenta um comportamento distinto dentro desse platô. Portanto, verifica-se que, tanto o material quanto a seção transversal cantoneira, evidenciam lacunas que precisam ser preenchidas. Esta dissertação apresenta uma análise experimental e numérica de colunas com seção transversal em cantoneiras de abas compactas iguais laminadas a quente de aço inoxidável austenítico 304 com condição de contorno biengastada. O programa experimental foi conduzido em três seções transversais, como: L76x76x6,4; L64x64x4,8 e L64x64x6,4, onde os comprimentos das colunas para cada seção foram definidos através de uma análise de flambagem elástica por meio da curva de assinatura obtida pelo programa GBTul. O material das cantoneiras foi caracterizado tanto em compressão quanto em tração e, posteriormente, foram medidas as imperfeições geométricas iniciais globais (flexão nos eixos de maior e menor inércia) e locais (rotação) ao longo do comprimento dos protótipos. Os resultados obtidos experimentalmente, incluem os modos de falhas, as trajetórias de equilíbrio e as forças resistentes das colunas. Isto foi seguido por uma análise numérica paramétrica, onde os modelos em elementos finitos desenvolvidos no programa ANSYS 17.0 foram validados com os ensaios experimentais a fim de gerar um escopo de resultados mais amplo abrangendo outros comprimentos e outras seções transversais utilizadas usualmente. Comparando-se os resultados da análise numérica com a curva de dimensionamento do Eurocode 3 – Parte 1.4 e com o método desenvolvido por Dinis e Camotim (2015) baseado no Método da Resistência Direta, concluiu-se que os procedimentos de dimensionamento atuais não proporcionam um dimensionamento adequado e, por isso, nesta dissertação é proposto um método de dimensionamento modificado baseado no procedimento utilizado pelo Eurocode 3 – Parte 1.4.

Título da Dissertação: Análise dinâmica de placas considerando efeito de membrana submetidas a carregamentos explosivos
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. Rodrigo Bird Burgos / Profa. Maria Fernanda Figueiredo de Oliveira
Defesa: 30 / 07 / 2019
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O comportamento de estruturas de engenharia civil submetidas a cargas explosivas tem sido estudado com bastante frequência nos últimos anos e muito esforço está sendo aplicado para idealizar curvas e prever as correspondentes respostas estruturais e dos elementos protetivos. O fenômeno de explosão resulta em uma abrupta onda de sobrepressão seguida por uma onda de sobpressão, sendo esta última normalmente desconsiderada na maioria das análises estruturais. Contudo, recentes estudos alegam que a fase de sucção é primordial, de forma que pode levar a deslocamentos e tensões substancialmente maiores. No caso de ondas de explosão de alta intensidade, elementos estruturais experimentam grandes deslocamentos, de forma que efeitos de segunda ordem devem ser incluídos nas análises. Este trabalho investiga a influência da não linearidade na análise dinâmica de placas submetidas a cargas explosivas. O problema foi modelado considerando um sistema não linear de um grau de liberdade com a aplicação da teoria de von Karman para grandes deflexões, considerando as configurações de apoio simples e engastado. Uma carga de pressão uniforme é simulada para os casos de ondas sobrepressão e sobpressão com a implementação da equação de Friedlander e a aproximação cúbica, respectivamente. O método de Runge-Kutta é usado para solucionar as equações de movimento para deslocamentos. Soluções numéricas para deslocamentos e tensões foram obtidas para placas com variadas configurações geométricas e ondas de explosão, tornando possível mensurar a influência da pressão de sucção e do efeito de membrana na resposta.

Título da Dissertação: Melhoramento de Solos Moles: Equipamento Triaxial Modificado para Ensaios de Expansão de Membrana Interna em Laboratório
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Prof. Bruno Teixeira Lima / Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 31 / 05 / 2019
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A técnica de tratamento Consolidação Profunda Radial Grouting (CPR Grouting) vem sendo utilizada em muitos locais onde se encontram espessas camadas de solos compressíveis. A técnica consiste no bombeamento de argamassa sob elevadas pressões, associados com geodrenos previamente instalados. O tratamento induz o solo a perder água e volume resultando em um aumento de resistência e de rigidez do conjunto (solo mole e bulbos de argamassa). Com o intuito de se conhecer melhor o comportamento da técnica, é apresentado um equipamento triaxial modificado que permite que sejam realizadas expansões de cavidade através de uma agulha de injeção posicionada no interior do corpo de prova. Na extremidade desta agulha, é colocada uma membrana de látex que é expandida com volumes variados, simulando a formação dos bulbos que ocorrem em campo. Os ensaios realizados nesta pesquisa foram chamados de ensaios de Expansão de Membrana Interna e buscaram simular o comportamento da técnica em condições laboratoriais. Os resultados permitiram investigar e quantificar alguns parâmetros utilizados na metodologia de cálculo do CPR Grouting, como, por exemplo, o potencial de adensamento (), além de avaliar a geração das poropressões, as pressões de expansão e as deformações pós tratamento. Notou-se que é extremamente dependente da razão de substituição () e também das características do solo ensaiado. Os ensaios reproduziram satisfatoriamente o comportamento da técnica tornando-se, assim, um novo dispositivo para engenheiros geotécnicos, principalmente para aqueles que estão envolvidos no melhoramento de solos moles.

Resumo

De modo geral, as turbinas eólicas modernas são projetadas para operarem com uma velocidade de rotação dentro de uma faixa de projeto delimitada. Acima da velocidade máxima de operação, as pás se alinham com o vento, reduzindo o torque gerado pelas forças aerodinâmicas, e o rotor deixa de girar, permanecendo a turbina nesta condição durante a ocorrência de ventos extremos. Todavia, a instabilidade aeroelástica de turbinas eólicas estacionadas (com velocidade de rotação nula) ainda é um fenômeno relativamente pouco estudado, tendo alcançado relevância significativa nos últimos tempos, a partir do aumento das dimensões das turbinas eólicas. Diante deste contexto, o objetivo deste trabalho de pesquisa é o de investigar os principais fatores que influenciam o comportamento dinâmico aeroelástico de turbinas eólicas estacionadas. Assim sendo, utiliza-se o simulador aeroelástico FAST v8, desenvolvido pelo U.S. Department of Energy’s (DOE) National Renewable Energy Laboratory (NREL). A resposta estrutural dinâmica da turbina eólica conceitual NREL 5-MW é simulada com base em diversas situações distintas, identificando-se as configurações instáveis por meio da análise não linear dos deslocamentos no domínio do tempo. Em seguida, as instabilidades identificadas são analisadas no domínio da frequência, correlacionando-se os valores das frequências naturais predominantes encontradas com os modos naturais de vibração da estrutura. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam com clareza que as instabilidades observadas ao longo das análises são governadas pelos modos naturais da estrutura caracterizados pela vibração das pás na direção edgewise (paralela às cordas das seções transversais das pás), sendo o amortecimento sensível à posição das pás e à direção do vento incidente.

Título da Dissertação: Avaliação da resposta estrutural dinâmica de edifícios submetidos à ação do vento com base na comparação entre metodologias distintas para estimativa das acelerações
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 17 / 05 / 2019
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Atualmente, o projeto e construção de edifícios altos e esbeltos para atender ao crescimento populacional; e, bem como, a redução dos espaços livres disponíveis em áreas urbanas, têm originado problemas estruturais relevantes causados pela ação dinâmica do vento e associados a vibrações excessivas desconforto humano. A utilização de testes experimentais em túneis de vento ainda é a forma mais confiável de avaliar a resposta estrutural dinâmica de edifícios. Todavia, tal metodologia pode gerar atrasos; e, ainda, crescimento dos custos na fase de projeto de um edifício. Uma alternativa viável ao emprego dos túneis de vento diz respeito à utilização de metodologias simplificadas para se estimar a resposta dinâmica. Dentro deste contexto, destacam-se os métodos normativos que geralmente são baseados no Método do Fator de Rajada de Davenport, os Métodos Assistidos por Base de Dados, que consideram os dados obtidos em ensaios realizados em túneis de vento, considerando-se geometrias padronizadas para o cálculo das respostas, e o Método da Representação Espectral, utilizado para gerar o carregamento de vento considerando suas características dinâmicas. Assim sendo, objetivando comparar as metodologias mencionadas, esta dissertação de mestrado considera quatro modelos de edificações, a saber: modelo estrutural com dimensões de 40 m x 40 m x 200 m e características fornecidas no trabalho de pesquisa de Zhou (2003), modelo de edifício com dimensões de 30 m x 45 m x 180 m e características fornecidas no artigo de Holmes (2014); além de dois modelos estruturais de edifícios reais, sendo a primeira edificação em concreto armado com dimensões de 20,24 m x 29,19 m e altura total da ordem de 70 m e o segundo edifício em estrutura mista aço-concreto com dimensões de 32 m x 45 m e altura total de 172,80 m. No que tange aos edifícios reais foi realizada uma avaliação do conforto humano com base na ISO 10137 (2007). As comparações foram realizadas com as normas de projeto americana (ASCE 7, 2010), japonesa (AIJ, 2004), australiana (AS/NZS, 2011) e brasileira (NBR 6123, 1988), com base nos valores máximos das acelerações longitudinal e transversal, respectivamente, calculadas no topo dos edifícios. O Método da Representação Espectral foi empregado tendo como base a metodologia proposta por Shinozuka (1987) e para os Métodos Assistidos por Base de Dados foram utilizados a plataforma VORTEX Winds e os dados da Universidade Politécnica de Tóquio, Japão. Dentre as normas e métodos considerados, a norma de projeto americana e o Método da Representação Espectral apresentaram valores das acelerações longitudinais mais próximos daqueles obtidos nos testes experimentais realizados em túneis de vento. Considerando-se os valores das acelerações transversais, nenhuma norma de projeto estudada apresentou resultados satisfatórios. Contudo, apesar das diferenças encontradas, esta investigação mostra com clareza a importância da consideração da aceleração transversal que, na maioria dos casos, apresentou valor mais elevado ao longo das análises, sendo, portanto, um fator determinante para a verificação do conforto humano.

Resumo

A área da Geotecnia traz consigo uma gama de incertezas, em especial no que se refere às fundações. Boa parte dessas incertezas são inerentes às condições de carregamentos, às nuances dos processos executivos, poucos dados de investigação e variabilidade do solo, entre tantas outras que têm influência direta na estimativa de capacidade de carga das mesmas. Em se tratando de fundações solicitadas a esforços não convencionais à construção civil, como é o caso de esforços de tração, tais incertezas se tornam ainda maiores, visto que se soma às condições já citadas também a dubiedade e adaptabilidade de métodos de cálculo. O objetivo da presente dissertação é a apresentação de diferentes métodos de cálculo para fundações solicitadas à tração e o estudo da confiabilidade desses métodos através de análises conceituais e técnicas. Neste processo, será utilizado conceito da Teoria Bayesiana, utilizando dados de ensaios de provas de carga à tração para atualização dos resultados esperados. Várias observações poderão ser realizadas acerca dos métodos disponíveis para cálculo de fundações sob efeito de tração e a aplicabilidade dos métodos desenvolvidos em cada tipo de fundação, seja direta, indireta e/ou indireta com alargamento de base. A continuidade deste estudo pode direcionar ao aprimoramento das metodologias de cálculo para estimativa de capacidade de carga de diferentes tipos de fundação solicitadas a esforços de tração levando, consequentemente, à maior segurança do empreendimento.

Título da Dissertação: Contribuição à Confiabilidade de Estacas Tubulares Metálicas na Baixada Fluminense com Aplicação da Teoria Bayesiana
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador(es): Profa. Bernadete Ragoni Danziger e Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 29 / 04 / 2019
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Na elaboração de um projeto de fundações, o engenheiro geotécnico se depara com inúmeras incertezas, em consequência da variabilidade espacial dos parâmetros geotécnicos, limitação dos modelos de análise e reduzida investigação geotécnica do subsolo. Com o objetivo de contribuir na confiabilidade de estacas tubulares metálicas, esta dissertação propõe o estudo de um conjunto de estacas executadas na Baixada Fluminense, utilizando uma abordagem probabilística. Foi adotado a teoria bayesiana onde as incertezas envolvidas foram modeladas por distribuições à priori e a posteriori. A distribuição a posteriori é obtida da atualização da capacidade de carga à priori por meio das funções de verossimilhança. Para a distribuição à priori, foram utilizados dois métodos de cálculo de capacidade de carga, um teórico, denominado como ß por Fellenius (2016), e outro semi empírico, Aoki-Velloso (1975). Em relação às funções de verossimilhança foram adotados os resultados das fórmulas dinâmicas de Sorensen e Hansen (1957), conhecida como fórmula dos Dinamarqueses, e de Chellis-Aoki (1986). Os resultados da distribuição a posteriori apresentam uma menor incerteza quando se considera, para a verossimilhança, a fórmula dos Dinamarqueses. Uma estimativa de set-up também foi realizada, tanto com base na interpretação dos ensaios dinâmicos como com a interpretação através dos ensaios estáticos.

Resumo

A demanda crescente por energia no mundo e o avanço tecnológico crescente das últimas décadas,alinhados com a necessidade de se obter uma energia que impacte minimamente no meio ambiente, impulsionaram um grande desenvolvimento de técnicas para a utilização de energias provenientes de fontes renováveis, tais como: ventos, marés e o sol. De acordo com este contexto, a energia eólica tem se mostrado bastante promissora, pois se trata de uma energia inesgotável e de baixo impacto ambiental. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva o estudo da resposta estrutural estática e dinâmica não determinística de uma torre de aço para ser utilizada como suporte de uma turbina eólica modelo tipo MM92 da Repower. Ao longo do estudo são desenvolvidos modelos numéricos distintos, através da utilização do programa computacional ANSYS, a partir do emprego de técnicas usuais de discretização, por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF), com o intuito de verificar de que maneira a modelagem da interação solo-estrutura interfere sobre o comportamento estrutural da torre de aço investigada. A análise da resposta dinâmica não determinística do modelo estrutural é realizada para diferentes velocidades de vento, tendo em mente uma avaliação crítica acerca dos valores máximos obtidos para os deslocamentos e tensões de Von Mises. Finalmente, os resultados obtidos ao longo do trabalho de pesquisa são avaliados e comparados com os valores limites recomendados por normas de projeto e recomendações internacionais.

Título da Dissertação: Avaliação do efeito curling no comportamento de ligações aparafusadas de aços inoxidáveis submetidas ao corte
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva, Profa. Monique Cordeiro Rodrigues e Prof. José Alexandre Gouveia Henriques
Defesa: 22 / 02 / 2019
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Houve um aumento significativo de pesquisas relacionadas ao uso do aço inoxidável na construção civil considerando análises experimentais e numéricas. Tal fato, está associado as propriedades que esse tipo de material pode proporcionar quando comparado com o aço carbono, tais como, elevada resistência à corrosão, durabilidade, resistência ao fogo, e ao seu grande valor estético. Outro fator que influencia o aumento de pesquisas nessa área diz respeito às normas e códigos vigentes, que de fato, são baseadas por premissas associada ao aço carbono seguindo regras para o aço conformado a frio e utilizando fatores para reduzir sua elevada capacidade de deformação. O aço inoxidável possui um comportamento estrutural muito distinto. Sua curva tensão versus deformação é não linear desde baixos níveis de tensão e sem um patamar definido de tensão de escoamento. Além disso, para cada tipo de aço inoxidável pode se observar diferentes comportamentos, enquanto o aço carbono apresenta um trecho inicial quase linear elástico e com um patamar de escoamento bem definido, que separa de forma consistente a região elástica da região plástica. O propósito do presente trabalho é contribuir com análises experimentais e numéricas a fim de avaliar o desempenho de ligações aparafusadas submetidas ao corte. Os modelos de ligações avaliados são compostos por placas finas de aço inoxidáveis conectadas por um parafuso com um e dois planos de cortes. Comparações com normas e códigos vigentes foram realizadas, assim como, a utilização de métodos propostos por outros autores e pelo novo manual de dimensionamento de aço inoxidável. Nesse trabalho, também foi realizado um estudo sobre a influência dos efeitos curling e pulling into line na resistência última de ligações aparafusadas, que chegaram a alterar o modo de falha previsto pelos códigos e normas vigentes e reduzir a resistência última das ligações estudadas em até 36% e 25% para os aços austenítico e ferrítico, respectivamente. Como solução para atenuar essa redução, foi estudado a utilização de um reforço composto por placas enrijecidas que impediram o efeito curling para ligação com aço ferrítico e minimizaram a redução da carga última para o aço austenítico, chegando a se obter um acréscimo da resistência em até 17%.

Título da Dissertação: Experimentos de previsão da carga de ruptura em estacas carregadas axialmente à compressão utilizando Redes Neurais Artificiais (RNA)
Linha de Pesquisa: Aplicações de Inteligência Computacional na Área de Estruturas e Fundações
Orientador(es): Profa. Ana Cristina CAstro Fontela Sieira e Prof. Armando Prestes de Menezes Filho
Defesa: 12 / 02 / 2019
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Este trabalho apresenta experimentos de predição de carga de ruptura de estacas carregadas axialmente à compressão utilizando redes neurais artificiais (RNA). O banco de dados utilizado na pesquisa possui 342 elementos, e é composto de resultados de provas de cargas estáticas à compressão, ensaios de carregamentos dinâmicos e sondagens à percussão. O programa adotado é o MATLAB®, versão R2017a. São utilizados quatro modelos de redes buscando-se a previsão da carga de ruptura a partir de dados do comprimento e área da seção transversal da estaca, e dos valores do NSPT. Em cada modelo realizam-se processos de treinamento e teste. Posteriormente, procede-se à validação de cada arquitetura adotada, apresentando-se as redes com melhor desempenho. Os diferentes modelos buscaram um refinamento da rede, e a capacidade de generalização da mesma. No Modelo 01, a rede com melhor desempenho apresenta Rtraining = 0,96 e Rtest = 0,81. No Modelo 02, houve um refinamento na rede, chegando-se a Rtraining = 0,99 e Rtest = 0,89. No Modelo 03, a rede com melhor performance apresenta Rtraining = 0,95 e Rtest = 0,93 e no Modelo 04, a rede chegou a Rtraining = 0,95 e Rtest = 0,96. Apesar dos bons coeficientes de correlação apresentados, todas as redes apresentam elevados erros percentuais nos resultados do treinamento e teste, bem como na etapa de validação, quando se comparam os dados obtidos (output) com os dados esperados (target). Os resultados sugerem que as redes não são capazes de generalizar uma solução obtendo um resultado final com respostas satisfatórias. Alguns fatores que podem interferir no desempenho da rede são a qualidade das informações do banco de dados, a diversidade de solos, que pode conduzir a saídas distintas para um mesmo dado de entrada, e às incertezas inerentes ao comportamento dos solos e à qualidade dos ensaios analisados.

Título da Dissertação: Aplicação da teoria do caos no estudo da queda de blocos rochosos no Morro do Cantagalo, Rio de Janeiro - RJ
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Prof. Armando Prestes de Menezes Filho e Profa. Ana Cristina CAstro Fontela Sieira
Defesa: 04 / 02 / 2019
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Encostas rochosas apresentam grande potencial de instabilização por queda de blocos. Este tipo de movimento de massa geralmente ocorre de forma abrupta e sem indícios de movimentação prévia, envolvendo energias cinéticas e velocidades elevadas, que resultam em eventos muitas vezes catastróficos. Apesar das pesquisas existentes acerca do tema, ainda se faz necessário um nível de compreensão maior acerca das interações existentes entre os fatores condicionantes e a susceptibilidade de ocorrência destes eventos. A teoria do caos analisa fenômenos que, além de possuírem sensibilidade às condições iniciais, apresentam o comportamento global do sistema notoriamente distinto daqueles observados em Sistemas Lineares, nos quais é possível realizar a divisão do problema em partes e as investigar isoladamente. Esta dependência decorre das não-linearidades existentes no sistema, que amplificam pequenas variações nas condições iniciais, tornando imprevisível a evolução do fenômeno. A presente pesquisa visa analisar a aplicabilidade da teoria do caos para descrever o comportamento deste movimento de massa por meio de simulações de trajetórias de movimentos utilizando o programa RocFall 6.0. Inicialmente foi realizado um estudo preliminar de quatro casos distintos para a verificação da possibilidade de utilização da teoria do caos para descrever o comportamento da queda de blocos rochosos em encostas de gnaisse facoidal e com isso, viabilizar a aplicação da mesma para o estudo de caso, elaborado a partir de uma seção da escarpa do Morro do Cantagalo, com face para a Rua Professor Gastão Bahiana, Bairro de Copacabana, na cidade do Rio de Janeiro. Os resultados obtidos durante a pesquisa sugerem que os movimentos de massa do tipo quedas de blocos rochosos podem ser descritos pela teoria do caos – tendo em vista a universalidade funcional encontrada, e que o comportamento caótico está associado principalmente com a concavidade e/ou com a convexidade apresentadas pelas superfícies das encostas, podendo apresentar um comportamento fracamente ou fortemente caótico.

Resumo

O foco atual sobre o desenvolvimento sustentável enfatiza o reparo e o reforço das estruturas ao invés de uma construção nova. Neste ponto, os reparos e reforços de estruturas em concreto precisam ser tão duradouros quanto possível. Um dos aspectos críticos da durabilidade dos reparos em estruturas de concreto é uma ligação efetiva e duradoura entre um material de reparo e o substrato de concreto existente. Este trabalho discorre sobre um programa experimental conduzido para avaliar a resistência de aderência da ligação entre concreto e argamassas. Foram testados oito tipos de argamassas, duas argamassas cimentícias e duas poliméricas específicas para reparos, uma argamassa produzida em laboratório e três quatro traços de compósitos cimentícios reforçados com fibras. Os principais ensaios realizados foram o ensaio de cisalhamento oblíquo (slant shear test), de acordo com a norma britânica vigente e o ensaio de arrancamento de pastilha (pull off test), feito conforme as normas europeia e brasileira. No ensaio de cisalhamento oblíquo, os corpos de prova eram prismáticos com dimensões de 100x100x400 mm e interface com ângulo de 60º em relação a horizontal. Para representar a ligação, como substrato existente foi empregado um traço de concreto convencional. A rugosidade da superfície da interface foi obtida ao imprimir sulcos com uso de ferramenta mecânica. Os materiais de reparo foram aplicados na condição fresca sobre o substrato endurecido, sem uso de ponte de aderência. Os corpos de prova foram ensaiados 28 dias após a aplicação das argamassas. Os resultados do ensaio de cisalhamento oblíquo mostraram-se bastante realistas, os ensaios de arrancamento indicaram baixas resistências de aderência, não sendo possível correlacionar os resultados destes dois ensaios.

Resumo

O presente trabalho estuda numericamente o uso da técnica de coluna de brita em um aterro teste, em um depósito de pilha de minério, localizado no bairro de Santa Cruz e implantado sobre argila compressível muito mole. A en-genharia contemporânea preza constantemente por métodos e processos construtivos que levem em conta a eficiência e a eficácia dos dimensionamen-tos, com a finalidade de que sejam atingidos resultados satisfatórios e de acor-do com a previsão dos projetistas. Por esta razão, faz-se necessário o aprimo-ramento e averiguações, analíticas e empíricas, de métodos anteriormente formulados. Com o avanço da tecnologia e o surgimento de softwares, métodos então consagrados podem ser analisados e comparados com o método dos elementos finitos processados por esforços computacionais, gerando um enri-quecimento do banco de dados e revisões acadêmicas relacionadas a estes. Este trabalho apresenta sucintamente uma revisão bibliográfica sobre colunas de brita, abordando efeitos de instalação, metodologias de cálculo de projetos, casos de obras realizadas com esta solução e estudos numéricos e/ou analíti-cos de obras em coluna de brita realizadas pelo mundo. Após esta, o objetivo se concentra em uma análise numérica do estudo de caso em questão onde são utilizados os dados da instrumentação realizada no aterro teste. Estes da-dos são comparados com os resultados de deslocamento vertical, deslocamen-to horizontal, excesso de poropressão e plastificação das colunas obtidos por dois programas de elementos finitos: Plaxis e RS2 (da empresa Rocsience). O modelo constitutivo utilizado para as análises numéricas foi o Mohr-Coulomb que também foi comparado com os resultados obtidos no modelo Cam-Clay modelado por Lima (2012). Foi avaliada como satisfatória a compatibilidade dos resultados apresentados pelos dois softwares de elementos finitos.

Título da Dissertação: Análise do Conforto Humano de Edifícios Considerando-se o Efeito dos Painéis das Alvenarias de Vedação e a Influência da Interação Solo-Estrutura
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 17 / 12 / 2018
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Nas últimas décadas foi notável a verticalização urbana no Brasil, onde inclusive em médias cidades, observou-se a construção de inúmeros edifícios com altura considerável. Paralelamente a esse processo de verticalização das construções, o avanço tecnológico dos materiais, principalmente do concreto e do aço, permitiu uma significativa diminuição das seções dos elementos estruturais. Esse fato corroborou para que o projeto desses edifícios utilize sistemas estruturais cada vez mais flexíveis, o que pode promover a existência de baixos valores de frequências naturais, causando problemas de vibrações excessivas. Outro importante fator refere-se ao efeito da rigidez das alvenarias de vedação e da interação solo-estrutura sobre a resposta estrutural de edifícios altos, aspectos esses, normalmente desconsiderados na prática dos escritórios de cálculo estrutural, sendo o cálculo baseado na hipótese de que as alvenarias são consideradas como carregamentos distribuídos atuantes sobre as vigas em apoios indeslocáveis. Assim sendo, este trabalho de pesquisa tem como objetivo proceder a uma análise de conforto humano de edifícios, quando submetidos à ação não determinística do vento, mediante investigação da resposta dinâmica, de maneira a elaborar uma metodologia de projeto mais realista, tendo em vista a consideração de efeitos importantes, que usualmente são desconsiderados na prática corrente de projeto. Desta forma, investiga-se o comportamento estrutural dinâmico de edifício em concreto armado, com altura de 48 metros, composto de 16 pavimentos e dimensões em planta de 15,0m por 14,2m. Para tal, foram desenvolvidos modelos numéricos com características distintas objetivando uma representação mais realista do edifício investigado, via emprego do Método dos Elementos Finitos (MEF), com base no emprego do programa ANSYS. Os resultados alcançados nesta investigação apontam para diferenças quantitativas de projeto relevantes em relação à avaliação da resposta estrutural do edifício de concreto armado em estudo (valores das frequências naturais, deslocamentos e acelerações máximas), a partir da inclusão do efeito dos painéis das alvenarias e da influência da interação solo-estrutura na modelagem numérica do sistema.

Resumo

Na execução de escavações em balanço é comum se deixar uma banqueta, do lado escavado, para melhorar o comportamento quanto à estabilidade da cortina bem como a redução dos esforços e dos deslocamentos durante a construção. A forma de se considerar a influência da banqueta no empuxo resultante costuma ser procedida de forma simplificada, com base na cunha de ruptura e na geometria da banqueta. Porém, nenhuma verificação é feita quanto aos deslocamentos horizontais da cortina e os recalques dos vizinhos. O presente estudo objetiva a avaliação da influência da geometria da banqueta no cálculo dos empuxos, nos deslocamentos horizontais do topo da cortina, bem como no recalque nas adjacências da área escavada, o qual pode afetar construções vizinhas. A análise numérica por elementos finitos foi realizada com o uso do software PLAXIS 2D. O objetivo desta pesquisa foi a elaboração de uma série de ábacos normalizados, que servem como uma ferramenta prática para solucionar problemas de projeto de cortinas em balanço com banqueta. Adicionalmente, os resultados foram interpretados com base em comparação com resultados de análises numéricas bidimensionais, as quais contemplam a iteração solo-estrutura. Esta pesquisa permitiu concluir, para as situações analisadas, que os métodos analíticos fornecem uma compreensão simplificada do comportamento do sistema solo-estrutura, entretanto, as hipóteses nas quais esses métodos são baseados os tornam conservadores, devido ao número de suposições necessárias para simplificar o procedimento de projeto. A análise numérica no Plaxis, a partir de estudos paramétricos, forneceu resultados que permitiram compreender a influência da rigidez da cortina no comportamento da escavação em balanço, indicando níveis de deslocamentos os quais, por sua vez, afetam a mobilização dos empuxos atuantes na estrutura.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Seções Cruciformes Constituídas de Cantoneiras de Abas Iguais de Aço Inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco, Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima e Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 26 / 10 / 2018
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O aço inoxidável vem sendo utilizado em vários tipos de construções por sua alta versatilidade, possuindo como características principais, a elevada resistência à corrosão (propriedade que mais o distingue do aço carbono) e a temperaturas elevadas, além de boa resistência mecânica, tenacidade e fadiga exigindo poucos requisitos de manutenção. Embora muitas das propriedades mecânicas sejam semelhantes às propriedades do aço carbono, as características não lineares implicam regras de dimensionamento diferentes. Essa não linearidade afeta principalmente a resposta à flambagem local e global com alguns limites mais rigorosos para a classificação da seção. Com a crescente utilização do aço inoxidável em estruturas, foi publicada em 2006 a primeira norma para o dimensionamento de elementos em aço inoxidável utilizada na maior parte dos países europeus, o Eurocódigo 3: Parte 1-4 que engloba produtos laminados a quente, soldados e conformados a frio. Em algumas zonas, as regras da edição de 2006 da EN 1993-1-4 são bastante conservadoras, com limitação de aplicação devido à falta de dados experimentais. m 2015, foi publicada uma nova emenda à EN 1993-1-4, com novas regras de dimensionamento menos conservadoras, bem como a ampliação das classes de aço inoxidável abrangidas pela EN 1993-1-4. Algumas das áreas que demandam pesquisas e estudos diz respeito ao comportamento de colunas de aço inoxidável compostas por cantoneiras sujeitas à forças de compressão. Esta foi a motivação para a presente dissertação que objetivou estudar o comportamento e a resistência desse tipo de coluna. Oito ensaios foram realizados em cantoneiras em aço inoxidável austenítico 304 de seção nominal L63,5×63,5×4,76 com comprimento longitudinal de 700 mm, sendo os dois primeiros realizados em cantoneira única e os seis últimos compostos por duas cantoneiras dispostas em cruz, conhecidas como starred angles. Dentre os modelos formados por duas cantoneiras em cruz, os ensaios foram realizados com três variações construtivas: cantoneiras sem ligação interna entre as mesmas, cantoneiras ligadas por solda e cantoneiras ligadas por chapa parafusada. Para obtenção dos valores do módulo de elasticidade, tensão de escoamento, tensão de ruptura e as curvas tensão versus deformação foram realizados ensaios de caracterização à tração, além de ensaios de caracterização à compressão. Em seguida, foram realizadas análises numéricas através do método dos elementos finitos (MEF) no programa computacional ABAQUS 6.14 e posteriormente calibradas com os resultados obtidos nos ensaios experimentais. Por fim, estes resultados foram comparados com métodos de cálculo preconizados no Eurocode 3: Parte 1-4 (2006) e o Método da Resistência Contínua, método que ainda não foi incluído na norma europeia até o presente momento. O modo de ruína apresentado pelas colunas de cantoneira única foi o de flambagem flexo-torsional. Já para os modelos formados por duas cantoneiras em cruz, houve predominância do modo torsional ocorrendo, entretanto, para os modelos de cantoneiras sem ligação interna flexo-torção (porém com modo de flexão pouco pronunciado).

Resumo

O presente trabalhou buscou avaliar as condições de estabilidade a desempenho das estruturas de estabilização de um talude localizado no Km 78 da rodovia RJ-116. O talude composto basicamente por uma camada de colúvio argiloso assente sobre uma camada de solo residual silto arenosa muito micáceo tem apresentado um longo histórico de movimentações. Tais movimentação foram deflagradas por interferências antrópicas associadas a condicionantes naturais como geologia, hidrologia, relevo e chuvas algumas intervenções foram executadas para estabilização da encosta. Entretanto, as movimentações não cessaram, havendo assim a necessidade de investigação mais detalhada da geologia da região. Sondagens mistas foram realizadas para definição do perfil geológico do talude. Adicionalmente, o comportamento do talude foi monitorado com o auxílio de inclinômetros e piezômetros. Para solucionar o problema da movimentação do talude, foram propostas intervenções de drenagens superficiais e profundas a fim de manter o nível d’água abaixo da sua condição crítica, e um constante monitoramento a partir de instrumentações de campo. Este trabalho tem por objetivo, verificar o desempenho das estruturas projetadas e fazer uma previsão do funcionamento dessas estruturas a longo prazo. Para isso serão utilizados métodos de análises tradicionais de equilíbrio limite e método de elemento finitos, utilizando os programas computacionais Slide e Plaxis para seções representativas definidas pelos levantamentos topográficos. O nível d’ água será adotado com base nas leituras dos piezômetros nos períodos após a obra, sondagens e informações técnicas. Ao fim da dissertação serão apresentadas comparações entre os resultados de deslocamentos obtidos das análises e os valores de deslocamentos obtidos pelo constante monitoramento de campo. Será ainda apresentada uma previsão de desempenho das estruturas caso haja uma falha nos dispositivos de drenagem e o nível d’água atinja um nível crítico.

Resumo

Com o avanço dos conhecimentos na área da Geotecnia, técnicas que permitem a melhoria e o reforço do solo vêm sendo crescentemente utilizadas em obras de estabilização de taludes. O uso de sistemas computacionais em projetos de obras de reforço de solo por grampeamento vem se tornando cada vez mais presentes na Geotecnia. Neste trabalho, serão apresentados e discutidos os resultados de análises paramétricas em perfil de talude com solo grampeado. A análise será executada a partir do programa computacional PLAXIS, baseado no método dos elementos finitos, a fim de avaliar a influência da face de uma estrutura em solo grampeado na estabilidade do talude. A calibração deste modelo foi realizada a partir da comparação entre os resultados fornecidos pelos programas PLAXIS e GeoSlope, e o cálculo pelo Método de Mitchell e Villet (1987), a fim de se obter maior confiabilidade nos resultados numéricos. As análises posteriores à calibração foram baseadas na variação de alguns parâmetros (inclinação dos grampos, espaçamento vertical dos grampos e espessura da camada de solo da face) que podem influenciar na magnitude dos deslocamentos horizontais máximos da estrutura e no fator de segurança. Os resultados sugerem que o PLAXIS é um software capaz de reproduzir o comportamento de estruturas em solo grampeado. Além disso, as análises também mostraram que a face do talude não tem função estrutural e que o seu revestimento se mostra importante para combater instabilidades locais e processos erosivos.

Resumo

A utilização do aço inoxidável na construção civil é crescente principalmente devido ao maior potencial de resistência e durabilidade deste material. Assim como a utilização de estruturas em aço inoxidável, a implantação de estruturas mais leves, como é o caso da aplicação de colunas compostas, se apresenta também como boa alternativa na busca de soluções mais competitivas. As atuais normas internacionais de projeto de aço inoxidável disponíveis foram desenvolvidas em grande parte de acordo com as diretrizes baseadas no aço carbono, levando a resultados conservadores e economicamente desvantajosos, por não considerarem o acréscimo de carga que o aço inoxidável pode alcançar. Os métodos de cálculo empregados no dimensionamento de elementos compostos apresentam resultados distantes da sua capacidade. Até então, os estudos têm sido focados em colunas de aço carbono. Desse modo, visando agregar informações a estas pesquisas, além da análise de colunas compostas em aço carbono, esse trabalho analisa o comportamento estrutural de colunas compostas em aço inoxidável, estudando os aços austeníticos, ferríticos e duplex. Foram investigadas colunas compostas, com conexão por chapas igualmente espaçadas e seções transversais formadas a partir de perfis u não enrijecidos. Modelos numéricos foram desenvolvidos no programa Abaqus, baseado no método dos elementos finitos, a fim de determinar a resistência destes elementos. O modelo foi calibrado baseado em ensaios experimentais. Verificou-se que os aços duplex e ferrítico apresentaram resistência mais elevada, enquanto o aço austenítico apresentou resistência similar ao aço carbono. Com base nos resultados alcançados, constatou-se a boa concordância entre os resultados numéricos e teóricos baseados no código europeu, para as colunas analisadas em aço carbono e aço austenítico, enquanto para os aços ferrítico e duplex os resultados apresentaram maios distinção. Quanto aos métodos disponibilizados na norma brasileira os resultados foram bem distantes do comportamento das colunas.

Título da Dissertação: : Análise do comportamento estrutural de blocos rígidos sobre estacas, baseado em modelagem numérica.
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Profa.Regina Helena Ferreira de Souza Prof. Diôgo Silva de Oliveira
Defesa: 24 / 08 / 2018
Fonte de Recursos: -

Resumo

Blocos sobre estacas são elementos estruturais que possuem grande importância no desempenho global de uma estrutura, nomeadamente por garantirem a segurança. Por não haver um consenso no meio técnico quanto ao comportamento e dimensionamento desses blocos, este estudo foi necessário. Posto isto, a pesquisa teve como objetivo analisar o comportamento estrutural de blocos sobre estacas, através de uma análise numérica de dois blocos reais que foram utilizados como Estudo de Caso. O primeiro é um bloco sobre dois tubulões e o segundo é um bloco sobre quatro estacas. A análise numérica foi realizada por meio do Método de Elementos Finitos do programa computacional ABAQUS. Para a validação dos parâmetros de dados de entrada no programa, assim como para a definição dos modelos constitutivos do concreto que melhor representasse o comportamento do material foi realizado um estudo de calibração, a partir de comparações de resultados de ensaios experimentais. Nestes blocos estudados foram avaliados os seguintes parâmetros: detalhamento da armadura (armaduras secundárias e ancoragem), taxa de armadura principal de tração, resistência do concreto e altura dos blocos, a fim de se analisar a influência de cada parâmetro no comportamento estrutural. Nos blocos sobre dois tubulões, foi observado que a mudança da taxa de armadura aumentou significativamente a capacidade resistente, sendo este aspecto mais relevante do que a variação da altura do bloco e da resistência à compressão do concreto. Em contrapartida, nos blocos sobre quatro estacas o aumento da resistência à compressão e da altura do bloco foi mais significativo do que a variação da taxa de armadura. Em relação à influência da armadura secundária, constituída por armadura superior, armadura de suspensão e armadura de pele, esta apenas mostrou-se significativa para o bloco sobre dois tubulões. Em ambos os blocos, foi confirmado que a utilização da ancoragem no detalhamento das armaduras não se faz necessário

Resumo

A estimativa da grandeza dos recalques de estacas isoladas e de grupos de estacas é bastante relevante em análises de interação solo x estrutura. A ABNT NBR 6122 (2010) estabelece, em seu item 5.5, que “Em estruturas nas quais a deformabilidade das fundações pode influenciar na distribuição de esforços, deve-se estudar a interação solo-estrutura ou fundação-estrutura”. Por este motivo, a estimativa acurada de recalques tem merecido a atenção de muitos projetistas geotécnicos de fundações. Todavia, diferentemente das fundações diretas que transmitem toda a carga da estrutura através de tensões nas suas bases, as fundações profundas transmitem parte da carga por atrito lateral e parte pela ponta. Neste caso deve-se considerar a forma da transferência de carga ao solo, pois a parcela de resistência correspondente ao atrito lateral poderá estar esgotada para a carga de serviço. A porcentagem de carga transferida pela ponta, na situação de trabalho, é muito inferior àquela que ocorre por ocasião da ruptura. Antes de chegar neste estágio (último ou de ruptura), por exemplo, no nível das cargas de serviço, a mobilização da resistência é parcial e boa parte do solo que envolve a estaca está distante da ruptura. A forma como a carga aplicada no topo de uma estaca se distribui ao longo do fuste depende não somente da estratigrafia, mas também da rigidez relativa entre a estaca e o solo. O comportamento da fundação expresso pela curva carga-recalque é função também da transferência de carga, ou seja, da forma como a carga aplicada no topo se distribui em profundidade. Esta, por sua vez, costuma ser considerada de forma simplificada, já que sua determinação envolve muitas incertezas, sendo função do nível de tensões aplicadas, variando também com o tempo, entre outros fatores. Neste trabalho foram estudados alguns casos de obra contemplando estacas com comportamento conhecido, para os quais os recalques são previstos com transferência de carga estimada de forma simplificada e com o auxílio de funções de transferência, com modelos disponíveis na literatura. Esta pesquisa tem por objetivo um olhar crítico nos modelos disponíveis para a avaliação dos mecanismos de transferência de carga de estacas isoladas visando verificar sua influência na previsão do comportamento carga-recalque, e comparar com o comportamento medido, por meio de resultados de provas de carga. Os resultados mostraram que a utilização de modelos simples de análise de recalques e considerando a transferência de carga de uma forma simplificada gerou boas previsões do comportamento carga x recalque para os casos analisados, quando comparados com os resultados das instrumentações. Por fim, também foi verificada a influência das tensões residuais, cujo efeito é tornar mais rígido o comportamento carga-recalque, não influenciando na carga de ruptura.

Título da Dissertação: : Avaliação experimental e numérica de colunas tubulares mistas CFDST (aço inoxidável-concreto-aço carbono)
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 14 / 06 / 2018
Fonte de Recursos: -

Resumo

Este trabalho estuda o comportamento estrutural de colunas mistas formadas por dois perfis tubulares concêntricos com preenchimento de concreto entre eles, onde o tubo interno é de aço carbono, enquanto o tubo externo é de aço inoxidável. Este sistema estrutural, largamente utilizado em países asiáticos, combina as vantagens oferecidas pela coluna tipo CFDST (Concrete Filled Double Skin Tubular), com as do aço inoxidável. Com sua utilização, a coluna ganha vantagens adicionais referentes a estética, resistência à corrosão e a durabilidade, combinando de forma otimizada, os três tipos de materiais. Ensaios foram realizados com colunas curtas de seção circular submetidas a compressão simples. Posteriormente, os resultados experimentais foram comparados com os obtidos por uma análise numérica não linear através do programa de elementos finitos ABAQUS e por uma abordagem teórica através do método de dimensionamento existente na literatura para este tipo de coluna. Após a validação do modelo numérico, uma análise paramétrica foi realizada onde são variadas a razão oca entre as colunas, a espessura externa e interna dos tubos. Com estes resultados, verificou-se a eficácia da equação de dimensionamento existente na literatura técnica para este elemento estrutural evidenciando a sua aplicabilidade.

Título da Dissertação: : Análise de desempenho de argamassas com utilização de resíduos de construção e demolição de alvenaria como substituto parcial de agregado miúdo natural
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Profa.Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares Profa.Luciane Farias Ribas
Defesa: 04 / 06 / 2018
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Este estudo analisa a utilização de três tipos diferentes de resíduos oriundos do processo construção e demolição de alvenarias: resíduos de tijolo, resíduos de argamassas e resíduo misto de demolição de alvenaria. Para análise foram geradas argamassas com 30% e 50% de substituição dos agregados com dois traços diferentes, um forte 1:3 para simular a utilização de argamassas de assentamento e um fraco 1:6 para simular a utilização argamassa de revestimento. Para análise das argamassas, além dos ensaios no estado fresco e no estado endurecido por meio da confecção de corpos de prova, também foi observado o desempenho simulando sua real forma de utilização. Para avaliar as argamassas de revestimento foram confeccionadas paredes que ficaram expostas em ambiente externo e foram revestidas com as argamassas estudadas onde foram realizados ensaio de arrancamento para verificar a resistência à aderência e ensaio de permeabilidade. Como conclusão observou-se que para as argamassas de revestimento as resistências mecânicas aumentavam com a utilização de resíduos, a resistência à aderência variou de acordo com o tipo de resíduo utilizado, entretanto todas as misturas apresentaram classificação máxima segundo a norma, sobre a permeabilidade, com exceção da argamassa com 50% de tijolo que se mostrou mais permeável, as demais não apresentaram variação significativa comparada à referência. Para as argamassas de assentamento, observou-se que os resultados de resistência mecânica diminuíam com a utilização de resíduos, para o teste de compressão dos primas observou-se que as todas as misturas estudadas contribuíram para resistência, destacando-se a argamassas com 50% de resíduo de parede e que na ruptura os prismas seguiram o comportamento de tração das argamassas.

Título da Dissertação: : Determinação do coeficiente de conformação superficial de barras de aço para uso em concreto armado.
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Profa.Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 10 / 05 / 2018
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

A presente dissertação de mestrado refere-se ao estudo das condições de aderência aço – concreto com barras de aço finas e grossas, no âmbito da pesquisa e de avaliação da resistência de aderência e da determinação do coeficiente de conformação superficial experimental, utilizando concreto classe C40 e aços da categoria CA-50 nervurados (diâmetros 6.3, 10.0, 20.0, 25.0 e 32.0 mm), CA-60 nervurados (diâmetros 3.4, 4.2, 6.0 e 9.5 mm) e CA-60 lisos (diâmetros 3.4 e 4.2 mm). Visto que o ensaio de Barras Confinadas, recomendado pela NBR 7477 “Determinação do coeficiente de conformação superficial de barras e fios de aço destinados a armaduras de concreto armado”, não é eficiente para barras menores que 10 mm, foram executados os ensaios de arrancamento “Pull-out test”, recomendado pela RILEM, para determinação das tensões de aderência aço-concreto e determinação do coeficiente de conformação superficial experimental baseado na norma francesa BAEL-91. Para validar o método de ensaio, foram apresentadas análises de resultados de ensaios experimentais entre laboratórios universitários e comerciais e comparados às prescrições normativas e teóricas utilizadas pela comunidade técnica. Foram avaliadas tensões médias e ultimas de aderência, a influência do diâmetro, modos de ruptura do ensaio, o coeficiente de conformação superficial experimental e a análise da relação entre os resultados dos ensaios de aderência e a geometria das nervuras transversais, eventualmente traduzida na sua área relativa de nervura.

Título da Dissertação: : Avaliação do comportamento de vigas de concreto armadas com barras de fibra de vidro – um estudo experimental.
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Profa.Regina Helena Ferreira de Souza Profa. Ana Maria Abreu Jorge Teixeira
Defesa: 17 / 04 / 2018
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Motivados pelo alcance de maior durabilidade em estruturas de concreto, a utilização de polímeros reforçados com fibra, FRP, se destaca como uma alternativa viável na construção civil. Dentre os produtos feitos com esta tecnologia, destacam-se as barras de armadura para estruturas e concreto. No âmbito mundial, estas barras são produzidas com fibras de vidro, aramida e, mais recentemente, basalto. Esta tecnologia é de certa forma nova no Brasil, e como se refere na literatura técnica, o processo de fabricação da armadura interfere diretamente no seu comportamento estrutural. Assim, além de pesquisas bibliográficas, este trabalho analisa, pela primeira vez no Brasil, experimentalmente, quatro vigas totalmente armadas com barras de GFRP de fabricação nacional, variando-se a quantidade de armaduras longitudinais e transversais, com enfoque ao comportamento à flexão e ao cisalhamento. Os resultados são comparados a uma viga com armadura ordinária de aço. São apresentados os comportamentos quanto à relação momento-curvatura, momento x deformações, carga – flecha e deformação nos estribos. Como já descrito na literatura, os ensaios mostram que o desempenho das armaduras de GFRP é afetado pelo seu baixo módulo de elasticidade, pela configuração superficial da barra e pela aderência ao concreto. Mas que ainda assim, os resultados exibidos mostraram homogeneidade e correspondência à previsão teórica. Mais além, observa-se que o aumento das taxas de armadura melhora o desempenho à flexão e ao cisalhamento dos elementos em relação a diversos aspectos. De uma maneira geral, pode-se dizer que o uso de armaduras de GFRP em vigas de concreto armado é viável, desde que os requisitos oriundos das características mecânicas dessas armaduras sejam levadas em consideração em projeto.

Resumo

As tensões residuais surgem ao longo da ponta e do fuste das estacas após cessada a cravação ou após descarregamento, num ensaio estático. Embora estas tensões não interfiram na capacidade de carga das estacas, elas poderão alterar bastante a transferência de carga e, portanto, o comportamento da estaca para a carga de serviço. A previsão das cargas residuais tem sido objeto de pesquisa de vários autores, já tendo sido comprovado que a simulação da cravação, realizada num intervalo de tempo suficiente para a estabilização dos deslocamentos na estaca, é uma ferramenta adequada a esta finalidade. O programa comercial Unipile, entre outros objetivos, costuma ser usado na prática também para a análise de tensões residuais. A presente pesquisa teve por objetivo um olhar crítico acerca do Unipile e sua capacidade de previsão das tensões residuais. Inicialmente, procurou-se entender a habilidade do programa, comparando os resultados de sua aplicação a uma análise paramétrica elaborada por Costa (1994), utilizando a simulação da cravação para a estimativa das tensões residuais. Após o conhecimento de alguns condicionantes do programa Unipile, um caso de obra clássico, com estacas instrumentadas contemplando a medida das tensões residuais, foi analisado por ambas as ferramentas: o programa de simulação da cravação e o programa Unipile. A pesquisa compara e discute as duas ferramentas de cálculo, seus resultados, destacando suas potencialidades e limitações. Embora não fazendo parte do objetivo inicial, a pesquisa também discute os resultados dos ensaios estáticos do banco de dados, que não foram, na ocasião, amplamente explorados. Por se tratar de instrumentação mais antiga, a autora procurou revisitar e interpretar os resultados, à luz de conhecimentos mais recentes.

Resumo

Entender as diferentes técnicas de tratamento para uma camada de solo mole é essencial para um engenheiro geotécnico, na escolha da solução adequada que irá atender aos objetivos requeridos em projeto. Análises analíticas ou comparações experimentais podem ser complexas e onerosas. Assim, para o caso de um aterro sobre sole mole é apresentado a comparação numérica do seu comportamento quando empregado a técnica do CPR Grouting, colunas de brita e drenos verticais. As análises foram realizadas com auxílio do software Plaxis 2D. Os resultados mostraram que a conversão para o estado plano de deformações, pode ser realizada através de paredes drenantes ou por meio homogêneo equivalente, incluindo a correção da permeabilidade, geometria ou da rigidez quando necessário. Após a confirmação da equivalência entre os resultados nas células unitárias, procedeu-se a comparação entre as técnicas, para um caso de aterro. Nesse estudo, observou-se que para razões de substituição semelhantes, o CPR Grouting proporciona a menor magnitude de recalque, levando os fatores de segurança no controle da instabilidade a valores mais satisfatórios. Os prazos para estabilização dos recalques e as vantagens de supressão da sobrecarga temporária e reforço com geogrelhas são semelhantes entre as técnicas do CPR Grounting e as colunas de brita. No entanto, a técnica de aterro sobre drenos verticais apresentou recalque e prazo para estabilização bem superiores, como também, os menores fatores de segurança, mesmo com emprego de geogrelha e sobrecarga para acelerar o adensamento

Título da Dissertação: Contribuição à confiabilidade de estacas metálicas, em região com presença de solo mole, por meio da interpretação dos ensaios de carga e aplicação da teoria bayesiana
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadoras: Prof. Marcus Peigas Pacheco Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 12 / 03 / 2018
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Título da Dissertação: Contribuição à confiabilidade de estacas cravadas através da interpretação de ensaios de carregamento dinâmico com aplicação da teoria bayesiana
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadoras: Prof. Marcus Peigas Pacheco Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 06 / 03 / 2018
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

As obras geotécnicas são um dos maiores exemplos de interação entre natureza e engenharia. Fundações descrevem precisamente a necessidade do homem em relação a previsão do comportamento do solo, de maneira que o dimensionamento destas estruturas exige considerações e ações específicas para o alcance da segurança necessária. Grande parte das incertezas inerentes ao projeto de fundações está relacionada ao uso de tratamentos determinísticos nos dimensionamentos e avaliações. Estes, aliados as grandes imprecisões originadas pelos ensaios de SPT, contribuem para aumentar a deficiência na previsão do desempenho destas estruturas. Este aspecto tem orientado à necessidade crescente do desenvolvimento de metodologias que permitam reduzir as incertezas intrínsecas a comportamento dos projetos de fundações. Com o objetivo de contribuir ao estudo da confiabilidade de estacas pré-moldadas de concreto, esta dissertação propõe a análise de um conjunto de estacas executadas em loteamentos adjacentes no bairro de Sepetiba, na Região da Zona Oeste do Rio de Janeiro, ensaiadas por intermédio de métodos dinâmicos de controle. No intuito de verificar as particularidades referentes a três métodos empíricos específicos, baseados no ensaio de SPT, e assumidos como distribuições “a priori”, utiliza-se dos conceitos da análise Bayesiana, para estimar as atualizações “a posteriori” da capacidade de carga das estacas empregadas na região de estudo, adotando-se como função de verossimilhança, os resultados das provas de carga dinâmica interpretados pela ferramenta computacional CAPWAP. Da possibilidade de se avaliar separadamente as resistências mobilizadas pela ponta e por atrito lateral, as mesmas atualizações são executadas separadamente para estas parcelas de capacidade de carga. Seguindo a metodologia proposta incialmente por Vrouwenvelder (1992), o estudo fornece uma aplicação voltada para a análise de ensaios de carregamentos dinâmico, abrindo uma série de possibilidades para o maior estudo da confiabilidade de estacas cravadas submetidas a provas de carga. A posterior calibração dos parâmetros dos modelos matemáticos adotados como estimativa “a priori” sugere um valor prático de elevada relevância para otimização técnica-financeira dos projetos e obras de fundações.

Título da Dissertação: Comparação Numérica entre as Técnicas de Tratamento de Solos Moles: CPR Grouting, Colunas Granulares e Drenos Verticais.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientadoras: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 28 / 02 / 2018
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Título da Dissertação: Estudo de confiabilidade de um extenso estaqueamento em estacas pré-moldadas na Baixada de Jacarepaguá.
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadoras: Profa. Bernadete Ragoni Danziger Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 27 / 02 / 2018
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Diante das inúmeras incertezas inerentes às fundações de uma obra civil, é papel do engenheiro adequar o projeto de forma a otimizá-lo, sem comprometer s segurança. A NBR6122 da ABNT adota a abordagem determinística de adoção de fatores de segurança globais ou parciais. Por outro lado, o Eurocode já exige a verificação da probabilidade de ruína das fundações, em paralelo à adoção de fatores de segurança parciais existentes em cada país. No Brasil, a abordagem probabilística já é utilizada em grandes projetos, sob exigência de companhias de seguro para o cálculo dos prêmios de seguro de grandes obras. A presente pesquisa estuda o índice de confiabilidade de um estaqueamento e a influência da atualização bayesiana na redução de incertezas, utilizando como função de máxima verossimilhança fórmulas dinâmicas com base em registros obtidos durante a cravação das estacas. Uma análise inicial das estacas que foram submetidas ao ensaio de carregamento dinâmico levou a dois procedimentos e adoção de duas funções de verossimilhança: no primeiro procedimento foram considerados apenas os dados obtidos na cravação (nega e repique) e no segundo foi utilizado também o conhecimento dos ensaios de carregamento dinâmico e estimativa do mecanismo de transferência de carga ao solo na ruptura. As estimativas a priori foram calculadas através dos métodos semi-empíricos de Aoki-Velloso e Decourt-Quaresma. As funções de máxima verossimilhança permitiram, através do procedimento de Bayes, a atualização das estimativas a priori, resultando em estimativas a posteriori com menor coeficiente de variação. Entre as fórmulas dinâmicas adotadas como função de verossimilhança, Chellis(1951) ou Sorensen-Hansen (1957), foi verificada àquela que melhor se ajustou aos resultados dos ensaios de carregamento dinâmico. Com a adoção desta fórmula e do primeiro procedimento, foi procedida a análise de um conjunto bem maior de estacas, num banco de dados extenso. Nesta análise de um conjunto maior de estacas, foi quantificado o índice de confiabilidade do grupo, inicialmente para as estimativas a priori e, finalmente, após a redução da incerteza pela atualização de Bayes. Observou-se um expressivo incremento do índice de confiabilidade, com consequente redução da probabilidade de ruína. Concluiu-se sobre a relevância dos registros de cravação, capazes de revelar a variabilidade natural do solo, bem como a capacidade do procedimento de atualização de Bayes na redução das incertezas e aumento da confiabilidade do estaqueamento. Este é um aspecto a se considerar quanto à necessidade de um controle executivo, como o registro da nega e repique de estacas cravadas, na redução da incerteza e melhoria da confiabilidade em outros tipos de estacas.

Resumo

A evolução dos métodos construtivos, dos materiais de alto desempenho e dos métodos mais refinados de análise estrutural levaram ao desenvolvimento de estruturas cada vez mais esbeltas que possuem cargas de projeto mais próximas da capacidade estrutural. Este avanço trouxe uma grande racionalização dos materiais utilizados na construção, e como consequência, uma diminuição significativa dos custos das obras. Em contrapartida, estruturas mais esbeltas oferecem um menor nível de redundância, quando se analisa o mesmo tipo de solução estrutural. Nas últimas décadas, a mídia tem noticiado com maior frequência uma série de eventos relacionados com o colapso de edifícios provocados por incêndios, sismos, explosões acidentais ou intencionais (terrorismo). Estes eventos têm gerado preocupação da sociedade acerca dos riscos de as estruturas colapsarem quando submetidas às cargas excepcionais e tem motivado inúmeras pesquisas ao redor do mundo. Atualmente, os engenheiros estruturais estão preocupados com procedimentos que aumentem a robustez das estruturas e diminuam a probabilidade de ocorrer um colapso progressivo ou desproporcional devido às ações de baixa probabilidade. Neste estudo, é analisada a robustez estrutural de edifícios metálicos sendo estes, contraventados e não contraventados. Determina-se a capacidade dos edifícios de resistirem ao colapso progressivo no cenário de remoção abrupta de um pilar através de análises estáticas (pushdown) e dinâmicas (time-history) não lineares. Os resultados mostraram que os valores de deformação última obtidos pela análise estática são mais conservadores que os observados na análise dinâmica. As análises indicaram que os elementos de contraventamento melhoram o desempenho da estrutura contra o colapso progressivo. Com relação ao grau de redundância, foi possível observar que o número de elementos estruturais localizados acima do pilar removido também mostra ser um fator interessante para o aumento da robustez estrutural. Além dos contraventamentos, foi estudado a utilização de treliças no topo dos edifícios com o objetivo de aumentar os níveis de robustez e melhorar o comportamento dos edifícios contra o colapso progressivo. De fato, as treliças forneceram um melhor desempenho aos edifícios com o objetivo de evitar o colapso progressivo em todos os cenários de remoção de pilar.

Resumo

Título da Dissertação: Estudo do comportamento estrutural estático e dinâmico e análise de conforto humano de edifícios considerando-se o efeito dos painéis das alvenarias de vedação.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 20 / 02 / 2018
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Este trabalho de pesquisa apresenta uma investigação cujo objetivo principal é o de avaliar o comportamento estrutural estático e dinâmico; e, bem como, proceder à análise de conforto humano de edifícios, considerando-se para tal a influência dos painéis das alvenarias de vedação, para verificações de projeto nos estados limites de serviço (ELS). Assim sendo, neste estudo foi investigado um modelo estrutural de um edifício de concreto armado com 16 pavimentos, altura total de 48m e dimensões em planta de 14,20m x 15m. A modelagem numérica do edifício em estudo foi realizada através do emprego do programa ANSYS, com base no emprego de técnicas básicas de discretização, por meio do Método dos Elementos Finitos (MEF). Deste modo, modelos numéricos tridimensionais em elementos finitos foram desenvolvidos para analisar o modelo estrutural com base em três estratégias distintas: sem alvenarias; alvenarias modeladas via emprego de diagonais equivalentes e alvenarias modeladas por meio de elementos de casca. As conclusões alcançadas ao longo desta investigação demonstram a relevância de uma modelagem numérica mais realista para a representação dos painéis das alvenarias de vedação, de forma a avaliar com mais precisão a contribuição destas alvenarias sobre a resposta estrutural estática e dinâmica dos edifícios, especialmente tratando-se de análises visando a verificação dos estados limites de serviço (ELS).

Título da Dissertação: : Análise numérica da influência do material de reparação em vigas de concreto armado recuperadas.
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador(es): Prof. aOrientador(es): Profa.Regina Helena Ferreira de Souza Prof. André Tenchini da SilvaJosé Guilherme Santos da Silva
Defesa: 20 / 02 / 2018
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O concreto é amplamente utilizado na construção devido a inúmeros fatores como o domínio da técnica, a mão de obra disponível, a durabilidade, a extensa disponibilidade dos materiais constituintes e a vasta possibilidade de moldagem. Todavia, mesmo com as tecnologias que foram desenvolvidas ao longo do tempo para prolongar sua vida útil, o concreto está sujeito a patologias que deterioram a sua estrutura e, por isso, a manutenção, o reforço e a reparação tornaram-se atividades significativamente essenciais para o setor da construção civil. A interface e a aderência entre o substrato e o material de reparação são aspectos críticos e de substancial importância no desempenho e sucesso do reparo. Posto isto, o presente trabalho tem como objetivo estudar numericamente a reparação estrutural de vigas de concreto armado utilizando argamassas cimentícias e poliméricas através do Método dos Elementos Finitos, por meio do software Abaqus, e comparar com ensaios experimentais anteriormente realizados. As vigas foram reparadas nas zonas comprimidas e tracionadas. Na modelagem, utilizou-se o modelo de dano com plasticidade do concreto e, para avaliar a capacidade portante das vigas, foram realizados estudos da influência da malha de elementos finitos e das leis constitutivas do concreto. Assim como, avaliou-se o desempenho do contato utilizado para permitir a transferência de esforços e a ligação entre o substrato do concreto e as argamassas utilizadas na reparação. Foi possível observar que os resultados gerados pela modelagem numérica das vigas de referência conseguiram reproduzir os resultados encontrados nos ensaios experimentais em termos de carga e fissuração adequadamente, encontrando as leis constitutivas que melhor apresentaram o comportamento do concreto. Os modelos numéricos referentes as vigas reparadas exibiram excelente comportamento quanto à carga última quando comparadas com as experimentais, porém apresentaram divergências para cargas em serviço, o que pode estar relacionado à melhor definição das características dos materiais de reparação. Em relação a distribuição das fissuras, utilizadas como um dos parâmetros de avaliação da aderência modelada, os resultados apresentaram falha na sua propagação pela interface material de reparo – substrato de concreto, o que experimentalmente foi verificado através da fissuração de aderência.

Título da Dissertação: : Estudo Experimental e Numérico de Ligações Aparafusadas em Aço Inoxidável submetidas à tração.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva Profa.Monique Cordeiro Rodrigues Prof. João de Jesus dos Santos
Defesa: 08 / 02 / 2018
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Atualmente o dimensionamento de estruturas constituídas com aço inoxidável considera analogias baseadas no aço carbono, porém este material apresenta quatro curvas tensão versus deformação muito distintas, modificando assim, o comportamento global da estrutura. Em adição, as ligações desempenham um papel fundamental no comportamento global das estruturas. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo avaliar e estudar o desempenho estrutural de ligações aparafusadas com modos distintos de falha estrutural. Essas ligações foram realizadas em chapas finas em aço inoxidável do tipo austenítico e ferrítico, sendo submetidas a esforços de tração por meio de ensaios experimentais e simulações numéricas. O modelo numérico foi desenvolvido utilizando o programa Abaqus/CAE 6.12, tendo como base os ensaios experimentais desenvolvidos nesse trabalho. Posteriormente, foi realizado um estudo paramétrico com variações da geometria da chapa. Adicionalmente, os resultados obtidos foram comparados as normas vigentes e estudos propostos na literatura. Entre os resultados encontrados, pode-se observar uma boa concordância entre os resultados do modelo numérico com os experimentais. Em termos gerais, o aço inoxidável ferrítico apresentou cargas para o modo de falha investigado mais próximas das normas de dimensionamento em comparação com o aço austenítico. Além disso, é importante mencionar que o efeito curling é mais evidente para os casos estudados em aço austenítico estando este relacionado a capacidade de deformação dos materiais analisados. O estudo paramétrico mostrou que as ligações onde o modo de colapso está relacionado ao esmagamento ou rasgamento da chapa apresenta um patamar constante de carga quando o efeito curling é observado. Nas ligações onde a falha é caracterizada pela ruptura da seção líquida, o parâmetro kr empregado na norma mostrou ser muito rigoroso para a definição da capacidade da ligação.

Título da Dissertação: Evolução do atrito negativo no tempo: estudo de um caso de estaca metálica em argila muito compressível.
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadoras: Profa. Bernadete Ragoni Danziger Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 27 / 11 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O atrito negativo é um esforço transferido à estaca nos trechos em que o recalque do maciço de solo que a envolve é maior que o recalque da estaca. A argila encontrada na Baixada de Jacarepaguá, no Rio de Janeiro, é conhecida por ser muito mole, de peso específico bastante baixo e elevado índice de vazios. Os valores de recalques medidos nestes depósitos têm se revelado muito elevados. A disponibilidade de instrumentação de recalques de um extenso aterro em que as construções foram assentes em estacas metálicas motivou este trabalho de pesquisa. No caso em apreço são analisados os registros de execução de todas as estacas de um pequeno estaqueamento executado sob o talude de um aterro, num trecho bem caracterizado sob o ponto de vista geotécnico, e com recalques conhecidos. Conhecido o perfil de recalque medido, em algumas das verticais, foi procedida a previsão do atrito negativo em três alinhamentos de estacas sob o talude do aterro. Procurou-se proceder à estimativa do ponto neutro através da comparação entre o recalque do solo (conhecido) e o recalque da estaca (estimado). Como o recalque varia ao longo do tempo, foi feita a previsão do desenvolvimento do ponto neutro ao longo do tempo, para os três alinhamentos de estacas. O valor do atrito negativo foi também procedido ao longo do tempo, para os três alinhamentos, considerando e não considerando o efeito do adensamento secundário. Uma vez que a capacidade de carga também varia com o tempo, foi estimada e acompanhada a evolução da segurança à ruptura das estacas em relação à carga vertical de compressão ao longo do tempo. Observou-se uma diferença de comportamento entre os valores previstos para as estacas situadas sob os alinhamentos A e B, em relação àquelas situadas sob o alinhamento C. Embora não se trate de um caso com registros de atrito negativo medidos, a previsão de comportamento indicou que o ponto neutro nas estacas que atravessam camadas de argila extremamente compressíveis se localiza em cotas bem inferiores àquelas propostas nos métodos de cálculo mais empregados na prática. Como o valor do atrito negativo máximo é função da posição do ponto neutro, a avaliação do atrito negativo pelos métodos usuais, disponíveis na literatura, pode ser contra a segurança. Observou-se uma pequena influência da compressão secundária, em razão da grandeza, já bastante elevada, dos recalques por adensamento primário. Os resultados levantam discussões interessantes quanto à consideração da posição do ponto neutro, do desenvolvimento do atrito negativo com o tempo, da posição das estacas em relação ao seu alinhamento, bem como de diferentes expressões para o fator de segurança. É um assunto muito pouco estudado no Brasil, justificando pesquisas futuras, algumas das quais são propostas neste estudo.

Título da Dissertação: Análise da influência de ligações semirrígidas na robustez de pórticos metálicos.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. André Tenchini da Silva Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 30 / 10 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Nos últimos anos, o interesse em se conhecer e avaliar o caminho pós-crítico das estruturas cresceu consideravelmente, principalmente pelo aumento do número de atentados terroristas. Em estruturas de aço, as ligações possuem grande importância no comportamento estrutural, e a garantia de uma resistência adequada é essencial para a prevenção ao colapso progressivo. Com o objetivo de fornecer dados sobre o desenvolvimento dos esforços internos nesse tipo de análise, esta dissertação apresenta um conjunto de análises paramétricas de modelos numéricos em elementos finitos de estruturas metálicas com ligação semirrígida aparafusada com placa de extremidade ajustada, simuladas no evento da perda de uma coluna central. Avaliou-se a robustez da estrutura, bem como o desenvolvimento dos esforços internos e resposta estrutural da ligação. Posteriormente, os resultados encontrados foram avaliados segundo os principais documentos de dimensionamento à robustez. Constatou-se que a garantia da existência de elementos capazes de resistir a grandes esforços de tração é condicionante para se elevar a robustez de uma estrutura e auxiliar na prevenção ao colapso progressivo. Além disso, percebeu-se que a maioria das ligações avaliadas foram capazes de atender aos critérios das normas de prevenção ao colapso progressivo.

Título da Dissertação: Estudo do comportamento estrutural dinâmico e avaliação de conforto humano de pisos de concreto armado de edificações submetidas a ações humanas rítmicas.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva Prof. Rodrigo Bird Burgos
Defesa: 29 / 08 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Este trabalho de pesquisa objetiva o estudo da resposta estrutural dinâmica de pisos de concreto armado, sob o ponto de vista do conforto humano. O modelo estrutural investigado consiste de um sistema de pisos de concreto armado destinado para utilização em uma academia de ginástica, sendo submetido regularmente a prática de ginástica aeróbica. A modelagem teórica das ações dinâmicas humanas rítmicas foi realizada com base no estudo e implementação de formulações matemáticas distintas representativas da ginástica aeróbica. O carregamento foi disposto em diversas posições sobre os pisos em estudo, de maneira a analisar o efeito da posição das ações dinâmicas sobre a resposta dinâmica do modelo em estudo. Para a avaliação dos resultados, as acelerações foram obtidas de três formas: em valores de pico (acelerações máximas), em valor quadrático médio (RMS) e em valor de dose de vibração (VDV). Os valores das acelerações encontradas ao longo das análises foram comparados e confrontados com os limites propostos por recomendações normativas de projeto e por diversos autores. Os resultados obtidos mostraram que os limites recomendados foram ultrapassados em algumas situações de projeto, mostrando que as atividades humanas rítmicas (ginástica aeróbica) podem vir a ocasionar prejuízo ao conforto humano dos usuários. Finalmente, com base na análise da resposta dinâmica do modelo, cabe destacar que os limites de conforto humano do sistema de pisos de concreto armado investigado podem vir a ser atendidos para determinadas posições das ações dinâmicas sobre estrutura.

Título da Dissertação: Comportamento estrutural de tubos circulares de aço inoxidável submetidos a compressão, flexão e flexo-compressão.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 27 / 08 / 2017
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

O uso do aço inoxidável com aplicações na engenharia estrutural vem crescendo ao longo dos últimos anos, principalmente devido as suas características de alta resistência a corrosão, durabilidade, manutenção simples, resistência ao fogo e, além disso, alto apelo estético e baixo impacto ambiental. Atualmente, as normas de projeto de engenharia estrutural consideram o comportamento do aço inoxidável de maneira similar ao comportamento do aço carbono. Todavia, sabe-se que quando se faz este tipo de equivalência, não se aproveita o aço inoxidável em sua plenitude já que tal material apresenta quatro curvas de tensão versus deformação não-lineares, sem patamar de escoamento e região de encruamento diretamente definidos. Um dos tópicos que ainda não foi completamente compreendido é o comportamento de colunas, viga-colunas e vigas de aço inoxidável compostas por seções tubulares circulares (CHS). Desta maneira, a presente dissertação tem como objetivo estudar o comportamento destes elementos estruturais. Dez ensaios foram realizados em tubos circulares de aço inoxidável austenítico de seção CHS 101,6×1,5 contemplando colunas, vigas e vigas-colunas. Em seguida, desenvolveu-se modelos numéricos através do método dos elementos finitos que foram calibrados com os testes experimentais. Finalmente, estes resultados foram ainda comparados com métodos de cálculo recomendados pelo Eurocode 3 Parte 1-4 e o Método da Resistência Contínua, método este que ainda não foi integrado na norma europeia até o presente momento.

Título da Dissertação: Evolução temporal do risco a movimentos de massa incorporando a influência da ocupação antrópica e de obras de estabilização na comunidade da Rocinha – RJ.
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadoras: Profa.Denise Maria Soares Gerscovich Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 15 / 09 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Título da Dissertação: Escavações em paredes rígidas com vários níveis de apoio – um estudo de caso
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadoras: Profa.Bernadete Ragoni Danziger Profa.Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 05 / 09 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A Norma Brasileira que padroniza a execução do ensaio de palheta (NBR 10905) estabelece que devem ser medidas no ensaio a resistência de pico e a resistência amolgada do solo, sendo esta obtida após a execução de 10 revoluções do equipamento de palheta no solo, de modo a garantir a sua condição amolgada. Embora ambas resistências sejam determinadas no ensaio, a prática quase universal considerar apenas a resistência de pico nas análises de estabilidade convencionais, que é admitida constante para deformações pós-pico (modelo elástico perfeitamente plástico). De fato, os solos moles brasileiros apresentam sensibilidade baixa, quando comparados às argilas sensíveis canadenses ou escandinavas. A presente Dissertação propõe, porém, o estudo da influência da sensibilidade de solos moles brasileiros no fator de segurança calculado. Além do ensaio de palheta, a sensibilidade do solo pode ser medida de maneira satisfatória a partir de outros ensaios de campo, como o ensaio de piezocone (devidamente calibrado através do ensaio de palheta) e o ensaio T-Bar, sendo este último pouco popular no país, apesar de promissor. O fenômeno de amolecimento (strain-softening) remete à perda de resistência pós-pico sofrida de forma gradual por solos argilosos que apresentam alguma estruturação. Quanto mais acentuado for o amolecimento do solo, mais relevante será sua consideração no cálculo do fator de segurança nos problemas de estabilidade. Entretanto, como as análises clássicas por equilíbrio limite não permitem levar em conta esse efeito, só é possível considerar o amolecimento do solo quando levada em conta a respectiva relação entre tensões e deformações, ou seja, apenas em análises numéricas como, por exemplo, as de elementos finitos, usadas na presente Dissertação. Nos casos de amolecimento, as análises numéricas são de alto grau de complexidade, sendo necessário que a malha de elementos finitos seja concebida de acordo com o conceito de contínuo de Cosserat, que não é comum na maioria dos softwares comerciais, como é o caso do programa utilizado na presente Dissertação. Dessa forma, foi necessário corrigir um modelo constitutivo de queda de resistência abrupta pós-pico para representar a queda de resistência gradual observada nas curvas torque vs. rotação oriundas de ensaios de palheta. O método desenvolvido foi utilizado para reproduzir a ruptura do Aterro Experimental I de Sarapuí (ORTIGÃO, 1980) e a ruptura do Porto de Santana, sendo obtidos bons resultados para ambos os casos, no que se diz respeito ao fator de segurança calculado e à superfície crítica de ruptura encontrada. Estes dois exemplos mostram de forma bastante satisfatória a importância de se incorporar nas análises de estabilidade o efeito da queda de resistência pós-pico (amolecimento), como idealizado na presente Dissertação.

Resumo

O uso eficiente de materiais é um tema extremamente importante atualmente. Desta forma, a busca por estruturas ótimas tem se expandido rapidamente ao longo do tempo, isso ocorre, pois este tipo de estrutura possui um melhor desempenho e por isso são capazes de gerar economia de material. Menos sensíveis a deformações e mais resistentes a flexão, as vigas perfuradas são também mais leves do que um perfil I com a alma cheia de mesma seção transversal. Entretanto, quando submetidas a carregamentos, as vigas celulares sofrem com a ocorrência de altos gradientes de tensão. O que pode indicar que estas vigas são suscetíveis à falha. Desta forma, torna-se perceptível que estes furos não apresentam uma topologia ótima, sendo assim essa remoção de material criando furos nas almas das vigas perfuradas pode ser analisada do ponto de vista da otimização topológica. Assim, este trabalho tem como objetivo encontrar uma nova forma para os furos da alma de vigas perfuradas através do módulo de otimização do programa ABAQUS. Após isso, é feita uma análise comparativa dos resultados obtidos do ponto de vista estrutural, a fim de avaliar os resultados das análises não lineares e de carga crítica para as vigas, celulares e otimizadas, ambas com o mesmo volume, tendo apenas como diferença entre si a distribuição e o formato dos furos ao longo da alma da viga. Os resultados obtidos mostraram o bom comportamento estrutural das vigas otimizadas quando comparadas a viga celular, no que tange a sua resistência e rigidez. Além disso, foi proposto um modelo aproximado a viga otimizada que apresentou um melhor desempenho, modelo este que também apresentou um bom comportamento quando comparado a viga celular.

Título da Dissertação: Avaliação de ligações tubulares tipo T com reforço de chapa lateral
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima Profa. Monique Cordeiro Rodrigues Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 03 / 08 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Esta dissertação apresenta um programa de ensaios experimentais seguido de análise numérica com ligações soldadas tubulares tipo T, formadas por perfis SHS enformados a frio com reforço de chapa aplicado nas paredes laterais do banzo e suas respectivas não reforçadas, com o montante submetido a esforços axiais de compressão. Este tipo de reforço pode ser utilizado em ligações tubulares onde o banzo e o montante possuem a mesma largura, com o modo de falha preponderante localizado na parede lateral do banzo. As dimensões dos reforços aplicados foram variadas em espessura e comprimento. Uma análise paramétrica foi realizada com modelos numéricos calibrados pelos ensaios experimentais, onde as resistências previstas pelos modelos numéricos foram comparadas com as resistências obtidas pelas formulações do Eurocode 3 parte 1:8, da NBR 16239 e por equações propostas por outros autores. Os métodos disponíveis para o cálculo e dimensionamento destas ligações produziram resultados dispersos. Para as ligações sem o reforço obteve-se resultados bastante conservadores, principalmente com o incremento do valor da esbeltez da parede do banzo. Para as ligações onde se aplicou chapa de reforço lateral, de mesma espessura do banzo, obteve-se resultados, em sua maioria, superestimados. São propostas ao final da dissertação, duas novas equações para o dimensionamento das ligações em estudo que forneceram resultados mais coerentes com os obtidos nas análises experimentais e numéricas desenvolvidas na presente dissertação

Título da Dissertação: Modelagem do comportamento estrutural de edifícios submetidos à ação randômica do vento considerando-se o efeito da interação solo-estrutura.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 24 / 07 / 2017
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Os significativos avanços tecnológicos das ciências dos materiais e dos sistemas e processos construtivos tem proporcionado um crescimento significativo de projetos arquitetônicos arrojados e com isto acarretando em sistemas estruturais de edifícios cada vez mais altos e esbeltos. Este estilo arquitetônico tem conduzido o projeto estrutural dessas edificações a soluções compostas por sistemas mais flexíveis e, desta forma, estes edifícios tem apresentado baixos valores de frequências naturais baixas, tornando-se mais suscetíveis aos problemas de vibrações excessivas. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva a investigação da resposta estrutural dinâmica e posterior avaliação do conforto humano de edifícios, quando submetidos à ação não determinística das cargas de vento, com base na consideração do efeito proveniente da interação solo-estrutura e da contribuição das alvenarias dos modelos. Deste modo, investiga-se a resposta estrutural dinâmica de um edifício de concreto armado composto por 22 pavimentos e apresentando uma altura total de 63,8 m. Os resultados obtidos ao longo das análises numéricas realizadas, em termos dos valores dos deslocamentos máximos e das acelerações de pico, são comparados com os valores limites estabelecidos por normas técnicas e recomendações internacionais de projeto, de modo a avaliar de forma crítica os níveis de conforto humano do edifício em estudo, no que tange a situações da prática corrente de projeto.

Título da Dissertação: Modelagem do comportamento estrutural dinâmico e avaliação dos critérios de projeto para conforto humano de edifícios submetidos a ações humanas rítmicas sobre os pisos.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 17 / 07 / 2017
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Este trabalho de pesquisa tem por objetivo o estudo do comportamento estrutural dinâmico e avaliação do conforto humano dos pisos de um edifício misto (aço-concreto) de 20 pavimentos, sob a ação de cargas provenientes das atividades humanas rítmicas. Este tipo de avaliação se tornou necessário devido a vibrações excessivas decorrentes da concepção de sistemas estruturais cada vez mais esbeltos, implicando em baixos níveis de amortecimento e frequências naturais cada vez mais baixas, de tal forma que as faixas de frequência das excitações associadas às atividades humanas rítmicas podem vir a causar o efeito de ressonância. O modelo estrutural investigado baseia-se em um edifício misto (aço-concreto) de vinte pavimentos, no qual três pisos foram escolhidos para serem submetidos a atividades humanas rítmicas. A modelagem numérica do edifício em estudo foi realizada com base no emprego do programa ANSYS e foram utilizadas técnicas de discretização por meio do método dos elementos finitos (MEF). As cargas aplicadas sobre os pisos, oriundas basicamente de atividades aeróbicas e saltos coordenados, são simuladas através de três modelos de carregamentos dinâmicos distintos. Uma extensa análise dinâmica foi desenvolvida sobre o modelo estrutural investigado e as respostas dinâmicas dos pisos da edificação foram obtidas em termos dos valores dos deslocamentos e das acelerações, e comparadas com os limites recomendados por normas e critérios de projeto. Ressalta-se que a resposta estrutural dinâmica dos pisos estudados viola os critérios de projeto relativos ao conforto humano e indica níveis de vibrações excessivas para os casos de carregamentos dinâmicos analisados neste estudo, corroborando para o fato de que o edifício não deve ter a sua ocupação utilizada, por exemplo, para academias de ginástica.

Título da Dissertação: Comportamento estrutural de cantoneiras de aço inoxidável submetidas à compressão.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 28 / 06 / 2017
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

O aço inoxidável vem sendo utilizado em vários tipos de construções devido as suas características de alta resistência à corrosão, durabilidade, resistência ao fogo, facilidade de manutenção, aparência e estética. As atuais normas de projeto de aço inoxidável são em grande parte baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Entretanto, o aço inoxidável apresenta quatro curvas tensão versus deformação não lineares sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos (tração e compressão, paralela e perpendicular à direção da laminação), modificando assim, o comportamento estrutural global. Um dos aspectos que ainda não foi completamente entendido diz respeito ao comportamento de colunas de aço inoxidável compostas por cantoneiras sujeitas a compressão. Desta forma, o presente trabalho objetivou estudar o comportamento deste tipo de colunas. Treze ensaios foram realizados em cantoneiras em aço inoxidável austenítico de seção L64x64x6,35 e comprimento variável de 250mm a 1500mm. Em seguida, foram desenvolvidas análises numéricas através do método dos elementos finitos calibradas com os resultados dos ensaios experimentais. Por fim, estes resultados foram comparados com métodos de cálculo preconizados no Eurocode 3 Parte 1-4 e o Método da Resistência Contínua, método que ainda não foi incluído na norma europeia até o presente momento. O modo de ruína apresentado pelas colunas foi de flambagem local das abas das cantoneiras para comprimentos menores ou iguais a 750mm e flambagem por flexão para as demais, não apresentando assim a flambagem flexo-torsional. Verificou-se que para valores de esbeltez normalizada menores que 0,65, o critério de cálculo preconizado pelo Eurocode 3 Parte 1-4 é conservador e que para valores acima deste, contra a segurança. E que o Método da Resistência Contínua mostrou ser contra a segurança para o caso de colunas de perfis laminados de aço inoxidável.

Título da Dissertação: Estudo da utilização de resíduos de pavimentos asfálticos na confecção de concretos permeáveis
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientadoras: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares Profa. Margareth Da Silva Magalhães
Defesa: 22 / 03 / 2017
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Esse estudo tem como objetivo principal a elaboração de um concreto permeável com substituição de resíduo asfáltico pelo agregado natural, foram estudadas 5 misturas variando os teores em 0, 10, 20, 50 e 100%. Para analisar a influência deste parâmetro nas características mecânicas e hidráulicas, foram realizados ensaios de compressão axial, módulo de elasticidade, tração na flexão, densidade, porosidade total, capilaridade, permeabilidade e colmatação. Os resultados obtidos indicaram que é possível obter desempenho satisfatório para características de permeabilidade de concreto permeável com uso de agregados reciclados de pavimento asfáltico. Contudo, do ponto de vista das propriedades mecânicas, os resultados indicaram uma redução na resistência à compressão e tração por flexão. Vale ressaltar, que mesmo com essa redução, as diferentes misturas desenvolvidas obtiveram valores mínimos estabelecidos em norma para utilização como pavimentação para tráfego de pedestre

Resumo

Muitas vezes considerada atrasada tecnologicamente quando comparada a outros setores, a construção civil tem buscado incorporar novas tecnologias às suas atividades tradicionais. Dentro deste contexto, pode-se destacar o uso crescente dos materiais geossintéticos na engenharia geotécnica. O foco do presente trabalho é o uso de geosssintéticos nas funções de drenagem. Reconhecidamente a fonte de grandes problemas na construção civil, a drenagem exige atenção especial do projetista. O uso de geocompostos drenantes, com a finalidade de captação e condução da água presente no solo, tem se tornado cada vez mais frequente. Conhecer e compreender o comportamento deste tipo de material pode representar um dimensionamento mais preciso e, consequentemente, uma maior segurança na aplicação e redução de custos para implementação dessas soluções. Este trabalho apresenta um estudo do desempenho de um geocomposto drenante a partir de ensaios de laboratório e análises numéricas. Os ensaios de laboratório foram executados nos laboratórios da Maccaferri, em Jundiaí, e da TRI – Testing, Research, Consulting and Field Services, no Texas, EUA, e buscaram a obtenção das características físicas, mecânicas, hidráulicas e de durabilidade do geocomposto. A partir de correlações entre os ensaios de compressão, transmissividade e fluência foi possível fazer a previsão da redução na capacidade de vazão do material em longo prazo, estabelecendo fatores de redução quanto a fluência, específicos para este tipo de material. Também foram realizadas análises numéricas dos ensaios de compressão simples e transmissividade com o objetivo de calibrar o modelo. Adicionalmente, foram realizadas análises numéricas de uma situação de campo e os resultados de vazão e deformação previstos foram comparados com os valores obtidos nos ensaios de caracterização do geocomposto drenante. Como principais conclusões, destaca-se que na modelagem do ensaio de compressão simples observou-se que para tensões inferiores a 200 kPa, o modelo numérico se aproximou satisfatoriamente dos resultados do ensaio. Na modelagem do ensaio de transmissividade, constatou-se que os valores de vazão previstos numericamente encontram maior compatibilidade para tensões menores. Na simulação da situação de campo, a deformação prevista do geocomposto mostrou-se compatível com os ensaios de compressão realizados.

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Título da Dissertação: Avaliação de colunas tubulares quadradas em aço inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco Prof. André Tenchini da Silva
Defesa: 06 / 03 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural despertou o interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do custo ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. As normas existentes para o dimensionamento de elementos estruturais são baseadas em analogias com as de aço carbono. Entretanto, os materiais possuem comportamento distinto, sendo necessário o desenvolvimento de normas específicas para estruturas constituídas por aço inoxidável. Desta forma, esta dissertação contemplou a realização de ensaios experimentais e modelos numéricos de colunas tubulares quadradas em aço inoxidável. Os resultados mostraram que as normas conduzem a dimensionamentos muito conservadores e quando se aplica o Método da Resistência Contínua, melhores resultados são obtidos

Título da Dissertação: Estudo da influência da duração do carregamento em projetos de aterros sobre solos moles destinados à construção de vias sujeitas ao tráfego de veículos especiais ultra pesados
Linha de Pesquisa: Análise de problemas de estabilidade em geotecnia
Orientadoras: Prof. Marcus Peigas Pacheco / Prof.Rubenei Novais Souza
Defesa: 23 / 02 / 2017
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A presente dissertação apresenta um estudo da influência da duração do carregamento na resistência não drenada de solos argilosos moles com vistas a aprimorar a metodologia de projeto de aterros sobre tal tipo de solo destinados à construção de vias sujeitas ao tráfego de veículos especiais ultra-pesados, as quais tendem a ser cada vez mais necessárias para atender as origens e destinos de movimentação de veículos especiais de transporte de grandes equipamentos para montagens industriais. É apresentada uma extensa pesquisa bibliográfica contemplando os principais aspectos de projeto de aterros sobre solos moles, técnicas de obtenção da resistência do solo e a influência da duração do carregamento ou da velocidade de deformação do solo no cisalhamento, assunto principal da dissertação. Também é apresentado um estudo de caso correspondente à seção da estaca E-694 da Via UHOS, onde se constatou a ocorrência de uma camada de solo mole com cerca de 16 m de espessura e se verificou na prática a influência da duração do carregamento na resistência não drenada do solo, uma vez que a referida seção, na geometria original de projeto, suportou tráfego de veículos especiais com carga distribuída equivalente até 30 kPa e, posteriormente, apresentou indício de ruptura no dia seguinte à execução do pavimento projetado de bica corrida compactada com 40 cm de espessura, que representa uma carga distribuída de cerca de 8 kPa. Com base no resultado da pesquisa bibliográfica realizada e no estudo de foi possível apresentar uma perspectiva de uma nova metodologia de projeto de aterros sobre solos moles solicitados por cargas especiais de curta duração, a qual possibilita um aprimoramento da prática atual, em que tais cargas são consideradas permanentes.

Título da Dissertação: Modelagem do Comportamento e Avaliação da Resposta Dinâmica em Regime de Serviço de Sistemas Estruturais para Fundações de Máquinas
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva e Prof. Rodrigo Bird Burgos
Defesa: 22 / 12 / 2016
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Este trabalho de pesquisa apresenta como objetivo principal o desenvolvimento de estratégias de modelagem numérica para avaliação da resposta estrutural dinâmica de um sistema estrutural de fundações em concreto armado, utilizado para suporte de máquinas pesadas. Basicamente, os modelos numéricos desenvolvido no âmbito deste estudo são distintos entre si, no que diz respeito a modelagem do efeito da interação solo-estrutura (modelagem das fundações do sistema). O sistema estrutural investigado tem como base uma fundação em concreto armado com dimensões aproximadas, em planta, de 15m x 12m, necessária para suportar um conjunto “compressor-motor”, que possui um peso da ordem de de cerca de 190 toneladas, posicionado a 4m de um piso de referência. Para a modelagem numérica do sistema estrutural são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio da utilização do software CSi SAP2000 V.14.0.0. Com base na metodologia de análise desenvolvida, a resposta estrutural dinâmica do sistema de fundações é devidamente avaliada, em termos dos valores das frequências naturais, características dos modos de vibração, valores dos deslocamentos, velocidades e acelerações. Os valores máximos da resposta dinâmica do sistema são comparados com os valores limites recomendados por normas e recomendações de projeto, objetivando uma avaliação criteriosa, no que tange ao desempenho das máquinas e do desempenho do modelo estrutural, em termos de vibrações excessivas e de conforto humano. Cabe ressaltar que os aspectos econômicos envolvidos na concepção do sistema de fundações investigado também são analisados. Finalmente, os resultados obtidos a partir da modelagem do efeito da interação solo-estrutura, com base no emprego dos modelos numéricos desenvolvidos, são avaliados objetivando quantificar e verificar a influência do efeitos da interação solo-estrutura sobre a resposta dinâmica do sistema estrutural analisado.

Resumo

A presente dissertação reuniu registros de cravação de uma obra com perfis metálicos tipo Açominas cravados em solo predominantemente arenoso. Os registros de cravação que compõem o banco de dados foram analisados por ferramentas bastante distintas. A fórmula dinâmica dos dinamarqueses, em despeito de sua simplicidade e de sua indicação, na norma brasileira, apenas em caráter de verificação da uniformidade do estaqueamento executado, tem fornecido resultados muito próximos a análises mais elaboradas pela equação da onda. Por outro lado, enquanto a equação da onda trata da transmissão de ondas longitudinais na estaca, numa simulação uni-dimensional, a cravação de uma estaca no maciço é um problema tri-dimensional, uma vez que o amortecimento do solo surge, principalmente, pelo efeito de radiação, ou geométrico, dissipando uma grande parte da energia através do maciço. De forma a contemplar a análise das tensões residuais, não contemplada na fórmula dos dinamarqueses, o banco de dados disponível permitiu a retro-análise e a comparação destas três ferramentas de cálculo distintas. Apesar de todas as incertezas inerentes à eficiência do sistema de cravação, amortecimento do solo, função definidora do carregamento transiente resultante do golpe na cabeça da estaca, etc., foi possível se proceder à comparação entre os valores da resistência oferecida pelo solo durante a cravação, através destas três ferramentas de cálculo. Os resultados indicaram que apesar de simples, a fórmula dos dinamarqueses fornece valores comparáveis aos métodos mais refinados. As dificuldades inerentes à melhor representação do solo, nos métodos da equação da onde e no programa em elementos finitos, PLAXIS 2D, trazem maiores desafios de interpretação dos resultados. O PLAXIS 2D, em particular, embora revele a presença das tensões residuais, forneceu resultados de tensões ao longo do elemento, em algumas estacas, que necessitam ser melhor esclarecidos, em pesquisa mais detalhada, com estacas que contemplem instrumentação ao longo de todo o seu comprimento.

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo a compreensão de um escorregamento ocorrido em um talude no km 78 da RJ – 116 – Rodovia Presidente João Goulart, Nova Friburgo – RJ. O talude no km 78 tem um longo histórico de movimentações, e algumas intervenções foram executadas para estabilização da encosta. Entretanto, as movimentações não cessaram, havendo assim a necessidade de investigação mais detalhada da Geologia da Região. Sondagens mistas foram realizadas para definição do perfil geológico do talude. Adicionalmente, o comportamento do talude foi monitorado com o auxílio de inclinômetros e piezômetros. Complementarmente, foram retiradas amostras indeformadas para obtenção de parâmetros dos solos envolvidos, a partir de ensaios de caracterização, cisalhamento direto e triaxial. Com a finalidade de estabelecer as causas das movimentações deste talude a partir de retroanálises através dos métodos de análises tradicionais de equilíbrio limite e do método de elemento finitos, foram utilizados os programas computacionais Plaxis e Slide para seções representativas definidas pelos levantamentos topográficos. O nível d’ água foi adotado com base nos piezômetros, sondagens e informações técnicas. Os resultados das análises mostraram a existência de duas zonas de deslocamentos e também o quanto o nível d’ água influencia na instabilidade do talude. Para solucionar o problema da movimentação do talude, foram propostas intervenções de drenagens superficiais e profundas a fim de manter o nível d’água abaixo da sua condição crítica, e um constante monitoramento a partir de instrumentações de campo

Resumo

As edificações urbanas podem estar expostas a diferentes tipos de excitações dinâmicas, tais como as que atuam diretamente sobre a estrutura, ou aquelas produzidas por fontes externas, distantes do edifício, cuja vibração é transmitida às fundações por ondas propagadas através do solo. O primeiro tipo de excitação é geralmente bem compreendido na área da dinâmica estrutural, ao contrário da resposta dinâmica dos edifícios quando a fonte de vibração sobre o solo se encontra afastada da estrutura. Neste caso, a resposta do edifício é geralmente analisada sob uma hipótese simplificada de movimento de base. Carregamentos transientes de curta duração e carregamentos em estado estacionário, são as fontes mais comuns de ondas que produzem vibrações indesejadas em edifícios urbanos sob fundações rasas ou profundas. Nesta dissertação, a resposta vibratória transiente de um edifício sobre espessa camada de argila mole, localizado na cidade do Rio de Janeiro, é investigada pela análise dinâmica 2D em elementos finitos, modelando a propagação de pequenas amplitudes de ondas de cisalhamento, compressão e ondas de superfície geradas pelo tráfego de veículos. Este é um caso real de vibrações excessivas, que foram monitoradas a partir de queixas de desconforto dinâmico por parte dos moradores. As fundações do edifício sobre estacas metálicas, bem como a estrutura em si mostraram-se altamente suscetíveis a vibrações induzidas por tráfego de veículos pesados próximo ao local. Os resultados, em termos de aceleração no topo do edifício, foram confrontados com a instrumentação, apresentando boa comparação.

Título da Dissertação: Avaliação de cais protendido com pós-tração considerando a durabilidade – análise numérica.
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientadoras: Profa. Regina Helena Ferreira de Souza / Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 27 / 07 / 2016
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Há muita experiência no projeto e na construção de estruturas portuárias de cais no Brasil, embora o único livro brasileiro que aborda este tipo de estrutura tenha sido publicado há trinta e cinco anos. O avanço dos métodos computacionais, dos processos construtivos e também das preocupações com a durabilidade das estruturas de concreto faz com que novos assuntos possam ser discutidos e avaliados dentro da filosofia de projeto das estruturas de acostagem. O presente trabalho tem dois principais objetivos: o primeiro é discutir a durabilidade de estruturas de concreto armado e protendida localizadas em ambientes de severa agressividade ambiental: o mar, ressaltando as práticas de projeto preconizadas pelas normas brasileiras e internacionais e a utilização de novos materiais. O segundo objetivo é descrever a utilização de uma ferramenta computacional moderna, o software CSiBridge, para a análise estrutural de um cais formado por vigas pré-moldadas e protendidas, com pós tração através da utilização de superfícies de influência para distribuição dos esforços e da modelagem dos elementos de protensão considerando a evolução das propriedades mecânicas dos materiais ao longo do tempo.

Título da Dissertação: Interação Solo x Estrutura. Análise de um caso de obra com acompanhamento dos recalques desde o início da construção.
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadoras: Profa. Bernadete Ragoni Danziger / Profa. Eliane Maria Lopes Carvalho
Defesa: 07/ 07 / 2016
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O controle de recalques desde o início da construção tem contribuído para o melhor conhecimento da compressibilidade dos diferentes depósitos sedimentares do subsolo do Rio de Janeiro, permitindo a aferição de propostas de correlações que resultam em estimativas de recalque com menores incertezas. Ao mesmo tempo, estes controles têm possibilitado a observação da uniformização da bacia de recalque e a redistribuição das cargas e sua quantificação quando se considera no projeto de fundações a interação solo x estrutura. Recentemente, a versão mais atualizada da Norma de Fundações 6122 (2010) já contempla, em seu item 5.5, o estudo da interação solo x estrutura. “Em estruturas nas quais a deformabilidade das fundações pode influenciar na distribuição de esforços, deve-se estudar a interação solo x estrutura ou fundação x estrutura. Esta dissertação trata da interação solo x estrutura de mais um caso de obra que vem sendo analisado e que contempla a instrumentação dos recalques desde o início da construção. Trata-se de uma obra de poucos pavimentos em estacas tipo Franki curtas em solo arenoso, caso este onde os recalques esperados são muito pequenos, ou seja, onde o efeito da interação não é muito relevante.A análise inclui a aferição de correlações mais atuais para a compressibilidade de solos arenosos e a tendência de uniformização dos recalques e redistribuição das cargas. De fato, como previsto, face aos pequenos recalques observados, a relevância da interação solo x estrutura não foi muito evidenciada. Observou-se também que a região da obra onde os recalques previstos foram maiores, face à maior grandeza dos carregamentos, não coincidiu com a região da construção onde os maiores recalques foram medidos. Como os recalques são muito pequenos, esta diferença de comportamento pode ser atribuída tanto à pequena acurácia dos valores medidos, bem como à variabilidade do solo. O autor verificou que a região dos maiores recalques instrumentados coincidiu com uma região não caracterizada pelo reduzido número de sondagens executadas. O autor ressalta, portanto, sobre a importância de um número adequado de sondagens, mesmo que a área da construção em planta seja reduzida, para um estudo mais rigoroso da interação solo x estrutura.

Título da Dissertação: Estudo experimental e numérico do comportamento de peças tracionadas em aço inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco / Prof. André Tenchini da Silva e Prof. João de Jesus dos Santos
Defesa: 28 / 06 / 2016
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

O uso do aço inoxidável na construção civil vem aumentando consideravelmente nos últimos anos. Isto se deve a preocupação do setor em projetos mais sustentáveis e ecologicamente corretos. Trata-se de um material que apresenta excelente desempenho ao longo de sua vida útil, com baixo custo de manutenção, sendo altamente reciclável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são, em grande parte, baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas não-lineares tensão versus deformação (tensão e compressão, paralela e perpendicular a laminação do material), sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento de elementos estruturais aparafusados submetidos à tração, em diferentes tipos de aço inoxidável (Austenítico 304, duplex 2205 e ferrítico 430). Para tal apresenta um programa experimental e elaboração de modelo numérico, baseado no método do elementos finitos através do programa Abaqus/CAE (versão 6.14). Foram executados e modelados duas configurações distintas de placa para cada tipo de material, e verificado os estados de limites últimos na ruptura. Os resultados obtidos mostram que as normas ainda são bastante conservadoras no dimensionamento de ligações em aço inoxidável, principalmente no caso do aço austenítico, que apresenta maior capacidade de deformação do que o ferrítico e duplex. Para isso o método da resistência contínua aparece como método alternativo de dimensionamento, pois leva-se em conta o efeito benéfico do endurecimento por encruamento do materil. A não-linearidade do material foi considerada, através do critério de plastificação de Von Mises e curvas tensão versus deformação verdadeira, assim como a não-linearidade geométrica.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Torres de Transmissão em Aço Inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco / Prof. André Tenchini da Silva e Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 27 / 06 / 2016
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural vem despertando grande interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do seu custo inicial ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. Sua alta resistência à corrosão, aumenta consideravelmente a relação custo benefício; sua estética, proporcionando formas cada vez mais desafiadora não só; pelo seu apelo ambiental, gerando menos resíduos no meio ambiente tornando o planeta mais limpo. As torres de transmissão tem um papel muito importante no fornecimento de energia. Estas estruturas são responsáveis pelo transporte da energia gerada em usinas até os consumidores. Portanto, qualquer falha no sistema devido ao colapso estrutural das torres de transmissão acarretará em sanções pelo órgão regulador pois houve uma interrupção do fornecimento de energia. Assim, é importante manter a integridade estrutural destas torres com manutenções preventivas. Em contrapartida, as torres estão sendo construídas em zonas com limitado acesso dificultando ou onerando qualquer intervenção que venha a ser realizada. Desta forma, este trabalho propõe a realização de um estudo técnico-econômico de torres de transmissão usando aço inoxidável nos elementos estruturais. Combinar uma estrutura onde a durabilidade é um importante fator a ser considerado com um aço reconhecido pela sua alta resistência à corrosão parece ser uma solução racional. Para fins comparativos foi escolhido o projeto de uma torre existente, cuja estrutura de sua base, foi construída por cantoneiras de aço carbono galvanizado. A conjunto de torres foram dimensionadas variando a altura e o aço a ser empregado. Complementando a análise, as análises dos custos envolvidos levaram em conta o investimento inicial e manutenções preventivas a serem realizadas ao longo da vida. Dentre os resultados, pode-se mostrar que o aço inoxidável através do ciclo de vida da estrutura torna-se a solução mais viável devido a sua durabilidade e retorno financeiro.

Título da Dissertação: Comportamento de Aterros Sobre Solos Tratados com Consolidação Profunda Radial CPR Grouting.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira Prof. André Pereira Lima
Defesa: 02 / 05 / 2016
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A técnica de tratamento Consolidação Profunda Radial Grouting (CPR Grouting) consiste no bombeamento de argamassa no interior da camada de solo mole sob elevadas pressões, intercaladas com geodrenos anteriormente instalados. O tratamento resulta na diminuição do índice de vazios da camada compressível e no aumento da resistência, conduzindo a uma redução significativa dos recalques.A presente dissertação tem como objetivo comparar o comportamento de dois aterros experimentais, executados sobre solo mole, a partir da análise de dados de instrumentação. Em um dos aterros, foi adotada a técnica de Consolidação Profunda Radial Grouting (CPR Grouting) para tratamento de solo mole. O segundo aterro foi executado sobre camada de solo mole com geodrenos. Os aterros foram implementados na área de construção do Condomínio Palms Recreio Residencial, localizado na Avenida Miguel Antônio Fernandes, Recreio dos Bandeirantes, Rio de Janeiro – RJ. Nesta região, as espessuras de solo mole são da ordem de 8 m. A caracterização do solo mole foi realizada a partir de resultados de ensaios de campo, SPT e pressiométrico, e ensaios de adensamento unidimensional em laboratório. A instrumentação geotécnica constou de placas de recalque, perfilômetros e aranhas magnéticas, para monitoramento dos recalques; inclinômetros, para acompanhamento dos deslocamentos horizontais, e piezômetros, para controle das poropressões. A partir dos ensaios de adensamento, foi realizada uma avaliação da qualidade das amostras, de forma a garantir a representatividade dos parâmetros. As estimativas dos recalques finais, já realizadas na fase de projeto, foram reavaliadas com base nos novos parâmetros adotados.Os resultados permitiram avaliar a eficiência da técnica de consolidação profunda radial. Observou-se uma redução significativa dos recalques sobre o solo tratado, bem como uma diminuição dos deslocamentos horizontais. Ressalta-se a eficácia da técnica, que permite também, uma aceleração expressiva dos recalques com a instalação dos geodrenos.

Título da Dissertação: Avaliação de colunas tubulares mistas - aço inoxidável, concreto e aço carbono.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima / Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 02 / 05 / 2016
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Elementos estruturais feitos de perfis tubulares com costura têm sido cada vez mais adotados pela indústria da construção devido aos substanciais avanços alcançados nos processos de soldagem e fabricação. As seções tubulares com costura são consideravelmente mais econômicas que suas equivalentes sem costura e também estão prontamente disponíveis em comprimentos longos e contínuos. Apesar destes fatos, as atuais normas de projetos estruturais ainda contêm recomendações para seções tubulares com costura baseadas em resultados de testes realizados com seções produzidas com processos de fabricação já em desuso. Estes procedimentos de fabricação são ainda mais conservadores quando aplicados em elementos mistos tubulares com costura inibindo a sua maior adoção em todo o mundo. Esta dissertação apresenta uma campanha experimental realizada para investigar o comportamento estrutural de pilares mistos preenchidos por concreto e feitos com perfis tubulares retangulares com costura. Os ensaios envolveram pilares com: seções apenas de aço, seções de aço preenchidas com concreto e seções de aço preenchidas com concreto e adição de barras de armadura. O principal objetivo dos testes foi o de identificar a contribuição de cada componente na resposta estrutural global, ou seja, perfil de aço, concreto confinado e barras de armadura. Os resultados permitiram uma avaliação das recomendações de projeto presentes no Eurocode 4, visando determinar curvas de flambagem menos conservativas para serem usadas na investigação de pilares mistos feitos de perfis tubulares retangulares com costura.

Título da Dissertação: Análise de vibrações e avaliação do conforto humano sobre passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) com base no emprego de modelos biodinâmicos
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva e Prof. Rodrigo Bird Burgos
Defesa: 29 / 04 / 2016
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

No Brasil, até recentemente, não era comum nos escritórios de cálculo a verificação de passarelas de pedestres quanto ao atendimento dos estados limite de utilização associados ao conforto humano, no que diz respeito ao caráter dinâmico do caminhar das pessoas sobre a estrutura. Entretanto, como o objetivo principal das passarelas é o de transporte de pedestres, estes modelos estruturais devem apresentar um comportamento dinâmico apropriado, sem riscos de vibrações excessivas ou mesmo de desconforto humano. Deste modo, este trabalho de pesquisa tem como objetivo o estudo da resposta dinâmica e análise de conforto humano de passarelas mistas (aço-concreto), quando submetidas ao caminhar humano, com base no emprego de modelos biodinâmicos representativos dos pedestres. O modelo estrutural investigado corresponde a uma passarela de pedestres real, construída sobre a Avenida Ayrton Senna, na cidade do Rio de Janeiro/RJ, Brasil, possuindo um vão central com 68,6m de comprimento. Assim sendo, este trabalho de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para a análise do comportamento estrutural dinâmico de passarelas de pedestres, com base na modelagem numérica, análise estrutural, consideração do efeito da interação dinâmica pedestre-estrutura e, finalmente, avaliação do conforto humano, com base no emprego de modelos biodinâmicos. Os resultados alcançados ao longo do estudo indicam um alto grau de desconforto humano quando os pedestres utilizam a estrutura em análise.

Título da Dissertação: Comportamento estrutural de colunas de aço inoxidável estaiadas e protendidas
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco / Prof. Ricardo Rodrigues Araújo e Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 29 / 04 / 2016
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

A utilização de sistemas de colunas de aço protendidas e estaiadas na construção civil tem despertado grande interesse de pesquisadores devido a sua leveza, capacidade portante de carga e agilidade no processo de montagem de estruturas, substituindo equipamentos de içamento e escoramento, proporcionando também economia no processo de montagem de estruturas. Até então estes estudos tem focado em colunas de aço carbono. Visando agregar informações ao estudo de colunas de aço estaiadas e protendidas, o presente trabalho tem a intenção de as estudar considerando a substituição do material aço carbono pelo aço inoxidável através de análises numéricas baseadas no método dos elementos finitos.

Título da Dissertação: Avaliação de Pilares Tubulares de Aço Preenchidos com Concreto
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima / Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco e Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 28 / 04 / 2016
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Título da Dissertação: Contribuição aos estudos de correlação chuva vs escorregamentos - aplicação às ocorrências da comunidade da Formiga no ano de 2010.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia.
Orientadora: Profa.Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 07 / 04 / 2016
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Os movimentos de massa ocorrem em razão de fatores do meio físico como pluviosidade, declividade e formato da encosta, orientação da vertente, características pedológicas e geológicas, que são determinantes nesse tipo de processo, mas também pela ação antrópica no uso e ocupação do solo. A ação antrópica, particularmente devido à ocupação desordenada das encostas, representa um fator pontecializador na deflagração de escorregamentos. A ocupação de modo irregular é caracterizada pela mudança na geometria do taludes, que, em sua maioria, são cortados para a construção de moradias. Associa-se a isto a inexistência de infraestrutura necessária para que se observe a qualidade de vida e, principalmente, a segurança dos indivíduos. A previsão de ocorrência de movimentos de massa, provocados diretamente pela ação das chuvas, representa um desafio não só para pesquisadores, mas também para agentes do poder público, já que, em áreas urbanas, há a necessidade não só de se estabelecer políticas de delimitação de áreas de risco, mas também de balizar ações emergenciais de proteção da vida humana. Nos municípios mais desenvolvidos existem sistemas de alerta que auxiliam os administradores locais na tomada de decisões emergenciais, como por exemplo a evacuação e/ou o deslocamento da população para áreas de refúgio, seguras, quando o risco de ocorrência de deslizamentos provocados por fortes chuvas torna-se elevado. Tais sistemas baseiam-se nas correlações entre registros históricos de movimentos de massa e intensidades de chuva ocorridas no mesmo período. São definidos limiares de pluviometria acumulada associados às condições de médio e alto risco de deflagração de movimento de massa. Tais limiares devem ser periodicamente reavaliados sempre que novos eventos ocorram. Em 2010 a cidade do Rio de Janeiro registrou 627 ocorrências de movimento de massa, particularmente concentradas nos meses de março e abril de 2010. Destas, 27 ocorreram em uma das vertentes do Maciço da Tijuca, aonde localiza-se a comunidade Formiga. De acordo com os limiares pluviométricos atuais, adotados pela Fundação GeoRio, 4 escorregamentos ocorreram em um momento em que as intensidades pluviométricas eram baixas e, portanto, fora do padrão previsto. Os autores deste trabalho se propuseram, então, a analisar especificamente as 4 ocorrências, de 2010, cujos detalhamentos foram obtidos nos boletins da própria fundação Geo Rio. Para tal, foi realizado um levantamento de todas informações disponíveis na área tais como topografia, sondagens, ensaios, etc. A encosta apresenta uma forma côncava, formando um talvegue no centro. São observadas espessuras de solo residual variando de 2,5m a 18m. Em alguns locais há também camada de colúvio. Na cota 270m a rocha se apresenta aflorada. As sondagens mostram fraturamento a 18m. Ensaios de cisalhamento direto foram realizados no laboratório.Visitas à comunidade da Formiga, em 2015, mostraram dificuldades de acesso aos locais das ocorrências. Como resultado, decidiu-se estudar a estabilidade do talude e estabelecer Fatores de Segurança para condições não saturadas e, em seguida, análises para definição dos parâmetros geotécnicos necessários para instabilização. Como conclusão, a diminuição da coesão aparente do solo em virtude da infiltração da água de chuva se mostrou ser o mecanismo de ruptura mais provável.

Resumo

Em março e abril de 2010 a cidade do Rio de Janeiro registrou números representativos de ocorrências de movimento de massa. Ao longo de 2010, Segundo relatório de escorregamentos confeccionado pela Fundação Geo-Rio e disponibilizado no site Alerta Rio, foram registradas 627 ocorrências, das quais cerca de 76% ocorreram no mês de abril e 8% no mês de março. O número de ocorrências de 2010, mais especificamente sua concentração nos meses de março e abril, atraiu a atenção para os movimentos de massa registrados nestes meses, quando comparados aos demais eventos de chuva e ocorrências em 2010. Para o desenvolvimento da correlação de chuva com movimentos de massa de solo, a que se propõe este trabalho, foi definida a Comunidade Formiga localizada em uma encosta pertencente ao Maciço da Tijuca, o qual está situado dentro da Cidade do Rio de Janeiro. O tratamento dos dados das ocorrências de escorregamentos registradas no ano de 2010, na Comunidade Formiga, e dos eventos de chuva registrados pela estação telepluviométrica da Tijuca permitiu análise gráfica, por meio de método de correlação empírica em que foram considerados as chuvas acumuladas antecedentes aos movimentos de massa de 1 hora(mm/h), de 24 h (mm/24h)e de 96h (mm/96h), bem como as acumuladas de chuva de 1 hora(mm/h), de 24 h (mm/24h)e de 96h (mm/96h), em que não foram desenvolvidos movimentos de massa. Foram desenvolvidas graficamente três alternativas relacionando chuva horaria (mm/h) vs diária (mm/24h), chuva horaria (mm/h) vs acumulado de 4 dias (mm/96h) e chuva diária (mm/24h) vs acumulada de 4 dias (mm/96h), cujos resultados indicaram limiares pluviométricos a partir dos quais há grande probabilidade de ocorrência de movimentos de massa de solo. Na correlação mm/h vs mm/24h, a chuva horaria tem pouca influencia. Os escorregamentos ocorrem a partir de um limiar associado a chuvas superiores a 200mm/24h. Já no caso da correlação mm/h vs mm/96h os escorregamentos estão associados a chuvas acumuladas superiores a 270mm/96h. Por fim, no caso da correlação mm/24h vs mm/96h, independente da chuva acumulada em 4 dias (mm/96h), há uma tendencia de ocorrência de escorregamentos quando as intensidades de chuva são superiores a 200mm/24h e 270mm/96h. Adicionamente ao estudo de correlação chuva vs escorregamento aplicado ao morro da formiga foi desenvolvida nova metodologia de correlação de chuva vs escorregamento na qual é considerada a chuva excedente à chuva média mensal histórica com aplicação para a cidade do Rio de janeiro, com proposta de subdivisão da cidade em zonas para que sejam obtidos limiares pluviométricos que amparem o acionamento das sirenes de evacuação de áreas de risco.

Título da Dissertação: Modelagem do comportamento estrutural de torres de aço de telecomunicações submetidas à ação dinâmica não determinística do vento
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica De Estruturas De Aço, Concreto E Mistas
Orientador: Prof. Jose Guilherme Santos da Silva
Defesa: 01 / 03 / 2016
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Um aumento crescente dos problemas estruturais associados à ação do vento sobre torres metálicas constitui a principal motivação para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto respaldada na obtenção e avaliação da resposta dinâmica de torres de aço de telecomunicações esbeltas, quando submetidas a cargas dinâmicas não determinísticas de vento. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva contribuir com o desenvolvimento de uma metodologia para a análise do comportamento estrutural dinâmico não determinístico de torres de aço de telecomunicações, com base no emprego de uma formulação matemática utilizada para a modelagem randômica das ações do vento. Para tal, o modelo estrutural estudado baseia-se em uma torre metálica de telecomunicações real, existente, com 100,3 m de altura. No que diz respeito à modelagem da torre, são empregadas técnicas usuais de modelagem, via método dos elementos finitos (MEF), por meio da utilização do programa ANSYS. As respostas estática e dinâmica não determinística do modelo estrutural, em termos dos valores dos deslocamentos, foram obtidas e comparadas com os limites preconizados em normas e recomendações de projeto. Finalmente, com base nos resultados alcançados ao longo deste trabalho de pesquisa, pretende-se alertar os projetistas desse tipo de estrutura para as diferenças significativas que ocorrem na resposta estrutural do modelo analisado neste estudo, a partir do emprego da metodologia desenvolvida para a modelagem das torres de aço.

Título da Dissertação: Contenções em cortinas com ficha descontínua: um caso de obra contemplando instrumentação, modelagem numérica e métodos usuais de projeto
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientadoras: Profa. Bernadete Ragoni Danziger / Profa.Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 01 / 03 / 2016
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O uso de cortinas de escavações com ficha descontínua é comum em subsolos e valas. Entre as várias alternativas, os perfis metálicos cravados com as pranchas posicionadas à medida que a escavação avança é o tipo de execução mais empregado na prática. Embora seja uma solução utilizada há muitos anos, o projeto geotécnico que contempla a determinação da ficha necessária à estabilidade, os esforços de flexão nos perfis, bem como os deslocamentos horizontais ao longo da cortina para a carga de serviço, ainda contemplam muitas incertezas. Tais incertezas são atribuídas principalmente ao afastamento das condições de um estado plano de deformações ou tensões, à pequena disponibilidade de literatura técnica, sendo as poucas publicações conhecidas de origem alemã. Resumos das publicações traduzidas para o português e divulgadas por ocasião do início da construção do Metrô no Brasil, através de diretrizes estabelecidas pelos consultores alemãs, são exemplos das poucas publicações conhecidas pela maioria dos projetistas brasileiros. Com o avanço dos métodos numéricos, as possibilidades de uma análise mais detalhada do comportamento das estruturas de contenção de escavações em ficha descontínua nortearam esta pesquisa. Foram revisitadas, atualizadas e reunidas as contribuições mais relevantes sobre o assunto, que revelaram que os procedimentos convencionais de projeto atualmente aplicados pouco evoluíram em relação às diretrizes alemãs da década de 70. Por outro lado, as análises numéricas evoluíram muito no mesmo período, permitindo uma comparação com os métodos de projeto convencionais e possibilitando um melhor conhecimento das estruturas de contenção com ficha descontínua. Nesta dissertação foi observado o potencial da modelagem numérica no projeto geotécnico. O comportamento previsto para um projeto de perfis com pranchada de lajes de concreto, avaliado pelo método de Weissenbach (1967), seja em termos do comprimento da ficha, esforços de flexão atuantes e deslocamentos horizontais, se aproximaram muito dos resultados numéricos. Além disso, ambas as análises conseguiram reproduzir os valores experimentais obtidos da instrumentação de um caso de obra bem documentado de uma obra situada no centro do Rio de Janeiro.

Título da Dissertação: Avaliação da influência de esforços normais no banzo no comportamento estrutural de ligações tubulares em aço.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 15 / 12 / 2015
Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco Prof. Evandro Silveira Goulart

Resumo

Com a difusão do uso de perfis tubulares metálicos no Brasil a partir da segunda metade do século XX, acompanhando uma tendência mundial e já há muito praticada em países como Alemanha, Inglaterra, Canadá, Japão e Estados Unidos, e ainda com o surgimento de novas tecnologias permitindo a criação de perfis de com aços de alta resistência, com tensão de escoamento em torno de 1.000 MPa, torna-se necessário o aperfeiçoamento das técnicas de dimensionamento e de análise estrutural existentes. Se por um lado existem significativos avanços nas pesquisas e no desenvolvimento de novos métodos e tecnologias para utilização de perfis tubulares metálicos, por outro lado, é de extrema relevância e necessário o aperfeiçoamento e adequação das metodologias atuais de cálculo e dimensionamento o que permitirá a utilização racional, segura e mais econômica destes materiais. Este trabalho tem por objetivo comparar os resultados das reaçõese/ou esforços resistentes obtidos pelas formulações das normas técnicas NBR 16.239 [3], EC3-1.8 [4] e ISO 14.346 [5] com os resultados de ensaios experimentaisde ligações do tipo T formadas por perfis RHS no banzo e SHS no montante.Paratal foram ensaiados sete espécimes construídos com perfil RHS 100x80x6,3mm no banzo e SHS 60x60x6,3mm no montante submetidos a carga de compressão no montante e variando-se o nível de esforço normal no banzo. Com os resultados destes ensaios foram elaboradas de análises detalhadas do comportamento estrutural desta amostra considerando os referidos parâmetros de cálculos. As análises do presente trabalho permitiram comparar os valores, de resistência última das ligações ensaiadas, obtidos por meio do critério de deformação limite proposto por diversos pesquisadores com os resultados teóricos determinados com base nas prescrições constantes nas normas técnicas mencionadas anteriormente. Conclui-se, considerando os parâmetros geométricos da ligação avaliada neste estudo, que os resultados teóricos obtidos pelas prescrições normativas quando comparados com os ensaios experimentais foram compatíveis para o caso da ligação sem aplicação de esforço normal no banzo e para os casos em que houve aplicação de esforço axial de compressão de até o limite de 70% da carga de plastificação para as normas NBR 16.239 [3] e EC3-1.8 [4], se mostraram conservadores para a normaISO 14.346 [5]. Nos casos em que houve aplicação de esforço axial de tração no banzo os resultados foram conservadores em todas as normas

Título da Dissertação: Análise de Ligações Tubulares T com Reforço de Chapa.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima / Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco e Prof. Evandro Silveira Goulart
Defesa: 14 / 12 / 2015
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Os perfis tubulares possuem grandes vantagens associadas ao comportamento estrutural e caráter estético, com grande utilização em países da Europa, Sudeste Asiático, da América do Norte e na Austrália. Porém, tais estruturas são de uso recente no Brasil. Como uma nova tecnologia, a demanda por novas formas de divulgação e implementação de seu uso, são necessárias, além de requerer mais estudos e pesquisas buscando um melhor entendimento de seu comportamento estrutural. Buscando um melhor entendimento, esta dissertação considera um estudo comparativo entre ligações do tipo T com e sem reforço. Isto foi feito através de análises numéricas e experimentais baseadas na resistência última da ligação obtida pelo critério de deformação limite, comparando-se os resultados com as prescrições da NBR16239 (2013). Para isto, foi utilizado um perfil tubular quadrado (SHS) para o banzo e para o montante, verificando a influência do reforço na região da ligação no comportamento global. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos numéricos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta ligação. Os modelos em elementos finitos foram desenvolvidos no programa Ansys 12.0. Os resultados obtidos mostraram que ao se usar as prescrições de norma para o dimensionamento de ligações com reforço, valores muito conservadores são obtidos.

Título da Dissertação: Avaliação da eficiência da técnica de consolidação profunda radial CPR Grouting no tratamento de solos compressíveis
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 08 / 10 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A técnica em solo grampeado vem sendo cada vez mais utilizada em obras de estabilização de taludes. O uso de sistemas computacionais em projetos de obras de reforço de solo por grampeamento vem se tornando cada vez mais presentes nos escritórios. Ainda assim, não existe uma norma brasileira para direcionar melhor a execução deste tipo de estabilização. Este trabalho apresenta um estudo de caso de uma obra instrumentada no Japão onde a escavação de 13,50 metros de altura procedeu-se sobre um solo residual granilítico. Foi realizada calibração deste modelo através do Programa PLAXIS, para validação do software e posteriores análises. Os resultados dos estudos mostraram o quanto eficiente e simples pode ser a adoção do Plaxis como ferramenta de apoio em estruturas de solo grampeado. As análises posteriores à calibração foram baseadas em alguns parâmetros que podem influenciar na magnitude dos deslocamentos horizontais máximos da estrutura. Ainda há uma hesitação dos pesquisadores/ executores desta técnica sobre a espessura ideal do paramento, que garanta estabilidade local e ainda proporcione rapidez na obra e diminuição dos custos. Em função disto, foram realizadas análises sobre diferentes espessuras adotadas no revestimento da face e a avaliação da sua influência na magnitude dos deslocamentos horizontais máximos. Foi possivel também nesta pesquisa realizar análise dos esforços máximos nos grampos através da modelagem e comparar os resultados com os dados fornecidos na instrumentação. Também foi realizada uma comparação entre diferentes processos executivos e a sua influência nos valores de deslocamentos máximos. A análise dos resultados possibilitou confirmar a capacidade e utilidade do programa Plaxis no desenvolvimento e elaboração de projetos de solo grampeado além de ter uma compreensão melhor sobre os fatores que influenciam na magnitude dos deslocamentos horizontais da estrutura.

Título da Dissertação: Modelagem do comportamento estrutural estático e dinâmico e avaliação de conforto humano de edifícios de concreto armado.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador(es): Prof. José Guilherme Santos da Silva Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 24 / 08 / 2015
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Nas últimas décadas, a partir do crescimento substancial da população das grandes cidades, a demanda por espaço para habitação tem crescido de maneira importante. Para atender a estas necessidades, edificações cada vez mais altas e mais esbeltas são projetadas e vãos cada vez maiores são utilizados. Novos materiais são criados e aprimorados para que seja extraído o máximo de desempenho com o menor custo. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento estrutural e avaliação de conforto humano de edifícios de concreto armado. Para tal, são considerados ao longo do estudo quatro projetos de edificações de concreto armado distintos, com alturas variando na faixa de 30m a 70m (11 a 24 pavimentos), submetidos às ações das cargas usuais de projeto atuantes sobre edifícios residenciais, além das cargas de vento. No que tange ao desenvolvimento dos modelos computacionais são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Inicialmente, a resposta estrutural estática (deslocamentos e esforços) e dinâmica (acelerações de pico) dos modelos é obtida e comparada com base nos valores limites propostos por normas e recomendações de projeto. A partir de análises qualitativas e quantitativas desenvolvidas sobre a resposta dos modelos em estudo o desempenho estrutural dos edifícios analisados é avaliado, no que diz respeito ao conforto humano.

Título da Dissertação: Avaliação de ligações tubulares tipo T entre CHS com reforço tipo chapa.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 14 / 08 / 2015
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Os perfis tubulares sem costura são utilizados em diversos países, principalmente devido às vantagens associadas à estética a sua elevada resistência à torção, cargas axiais e efeitos combinados. Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda utilizam de forma veemente estas estruturas e possuem produção contínua e industrializada com alto nível de desenvolvimento tecnológico. O Brasil, porém, se limitava praticamente ao uso destes perfis nas coberturas espaciais. Devido ao aumento da utilização desses tipos de estruturas, fez-se necessário o aprofundamento dos estudos com métodos de análise coerentes para utilização de perfis tubulares, principalmente em relação às ligações, pois são consideradas regiões vulneráveis neste tipo de estrutura. Para atender a necessidade de normatização deste procedimento desenvolveu-se uma norma brasileira específica para o dimensionamento de estruturas em perfis tubulares. Considerando esta perspectiva, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “T” com reforço tipo chapa com perfis tubulares circulares (CHS) para o banzo e para o montante efetuada com base na norma europeia, Eurocode 3, no CIDECT, na NBR 16239:2013 e ISO 14346. Desenvolveu-se no programa Ansys um modelo de elementos finitos para cada tipo de ligação analisada, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. Verificou-se a influência da compressão atuante no montante no comportamento global das ligações. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através da lei constitutiva tensão versus deformação bilinear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizada. A análise dos esforços resistentes obtidos em comparação com os resultados do modelo numérico, apresentaram valores a favor da segurança no cálculo utilizando as equações de dimensionamento. Por fim um estudo para fatores de correção das equações de dimensionamento foi também proposto.

Resumo

Atualmente, os projetos de edifícios altos necessitam cada vez mais de sistemas estruturais simples, que agilizem sua montagem, reduzindo os custos e promovendo maior flexibilidade de utilização para os espaços construídos. Com essa finalidade, estruturas com poucas vigas vêm sendo muito utilizadas. Entretanto, o sistema estrutural com poucas vigas pode ocasionar dois tipos de problemas, relacionados entre si, a saber: diminuição do sistema de contraventamento da edificação e vibrações excessivas. Portanto, é fundamental, nesses casos, a verificação da estabilidade global da estrutura, utilizando índices de sensibilidade além de outros parâmetros de projeto, como também, o desenvolvimento de um estudo minucioso acerca do conforto humano da edificação. Assim sendo, neste trabalho de pesquisa, foram investigados quatro modelos estruturais de edifícios altos de concreto armado, com base no estudo da variação entre o número de pavimentos e a quantidade de vigas existentes em cada modelo, objetivando-se verificar quais os efeitos que tais variações podem vir a gerar sobre a estabilidade global e, bem como, sobre o conforto humano dos sistemas estruturais investigados. A modelagem numérica dos edifícios em estudo foi realizada através do emprego do programa ANSYS e, para tal, foram utilizadas técnicas básicas de discretização, por meio do método dos elementos finitos. As conclusões alcançadas ao longo da investigação versam acerca do estudo da resposta estrutural estática e dinâmica dos edifícios, no que diz respeito as variações dos valores dos parâmetros de instabilidade, dos valores dos deslocamentos e esforços, e, bem como, dos níveis de conforto humano de cada modelo estrutural analisado.

Título da Dissertação: Contribuição ao estudo de propriedades geotécnicas em argilas moles na Baixada Santista – Obra da sede administrativa da Bacia de Santos.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 03 / 06 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Um estudo das propriedades geotécnicas em argilas moles na Baixada Santista foi realizado neste trabalho. Sobre a argila mole estudada foi realizada a implantação da Sede Administrativa da Bacia de Santos. A Bacia de Santos é uma bacia sedimentar localizada na plataforma continental brasileira, abrangendo uma área de cerca de 352 mil quilômetros quadrados até a cota batimétrica 3000 m. Uma campanha de investigações geotécnicas, dividida em ensaios de laboratórios e de campo foi realizada. Este programa de investigação foi composto de ensaios de caracterização, ensaios de adensamento convencionais (SIC), ensaios triaxiais drenados e não drenados, conhecimento do subsolo por meio de SPT, ensaios de VST, DMT e CPTU. Os parâmetros geotécnicos obtidos foram analisados entre os ensaios realizados e confrontados com os valores reportados na literatura para a Baixada Santista, onde foi perceptível a obtenção de parâmetros geotécnicos correlatos entre os ensaios e correspondentes com a literatura. A espessura de aproximadamente 7 m da argila mole estudada foi constatada nos resultados dos ensaios, assim como o seu nível de pré-adensamento. Valores de resistência ao cisalhamento sob condições não drenada e módulo oedométrico apresentaram-se constante com a profundidade.

Resumo

A técnica de deposição de resíduos de processamento de bauxita prevê uma operação inicial de lançamento de resíduos, por via úmida, no interior de reservatórios artificiais. Nesta fase de deposição, os resíduos são lançados em forma de polpa, sofrendo processos de sedimentação e adensamento por peso próprio. A vida útil dos reservatórios depende fundamentalmente do comportamento geotécnico do resíduo, cujas propriedades variam ao longo do tempo e da profundidade. A presente dissertação tem como objetivo a análise do comportamento de uma área de resíduos de bauxita durante a operação de enchimento do reservatório. Para tanto, foi utilizado o programa Plaxis, que executa análises tensão-deformação pelo método dos elementos finitos. Os parâmetros geotécnicos do resíduo foram definidos com base em ensaios de adensamento e piezocone, executados em amostras representativas da polpa de resíduos. Para calibração do modelo, a batimetria executada no reservatório foi confrontada com as cotas de enchimento previstas numericamente. Finalmente, a distribuição dos parâmetros geotécnicos (peso específico, índice de vazios, permeabilidade) com a profundidade prevista numericamente foi confrontada com os valores medidos no campo, ao final da etapa de enchimento. O conhecimento da variação dos parâmetros geotécnicos com a profundidade ao final do enchimento é importante para avaliar o comportamento do reservatório na etapa de operação de alteamento, e para a estimativa do ganho de vida útil do reservatório. Os resultados permitiram avaliar o funcionamento da drenagem de fundo, a distribuição complexa dos excessos de poropressão ao final do enchimento, os perfis dos índices físicos com a profundidade e o ganho de vida útil. As análises mostraram que o programa foi capaz de reproduzir os processos simultâneos de sedimentação e adensamento por peso próprio, em análises de enchimento de reservatórios de resíduos.

Título da Dissertação: Análise dinâmica e verificação à fadiga de obras de arte rodoviárias mistas (aço-concreto) submetidas ao tráfego de veículos sobre o pavimento irregular.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 28 / 05 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

As pontes rodoviárias metálicas e mistas (aço-concreto) são submetidas a um grande número de carregamentos repetitivos de diferentes magnitudes, ao longo do tempo. Estas ações dinâmicas podem causar a nucleação de fraturas ou mesmo a propagação destas sobre o sistema estrutural. A depender da magnitude, estes efeitos podem comprometer o sistema estrutural e a sua confiabilidade, além de reduzir a vida útil das pontes. Assim sendo, neste trabalho de pesquisa foi investigada a resposta dinâmica de uma ponte mista (aço-concreto), simplesmente apoiada, com vão de 40,0 m, submetida ao tráfego de veículos sobre a superfície irregular do pavimento. Para tal um modelo numérico representativo do sistema estrutural foi desenvolvido com base no emprego do programa ANSYS, por meio do uso de técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos. Um estudo paramétrico foi desenvolvido para identificar, de forma qualitativa e quantitativa, o efeito das irregularidades do pavimento sobre o comportamento dinâmico da ponte mista investigada. Em seguida, a verificação do projeto à fadiga do sistema misto foi realizada, com base no emprego do algoritmo de contagem de ciclos Rainflow e em curvas S-N associadas às principais normas de projeto sobre o tema. As conclusões deste trabalho de pesquisa alertam aos engenheiros estruturais para a possibilidade concreta acerca do aumento do dano por fadiga, relacionado às ações dinâmicas de veículos trafegando sobre o tabuleiro de pontes em aço e mistas (aço-concreto).

Título da Dissertação: Análise numérica do efeito de sobrecargas assimétricas em estacas: estudo de caso de pontes nas obras do Arco Metropolitano.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Prof. Rogério Luiz Feijó
Defesa: 27 / 05 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O presente trabalho aborda o efeito de sobrecargas assimétricas em estacas, através do estudo de caso de encontros da Ponte do Rio Capivari nas obras do Arco Metropolitano. Neste caso específico as estacas foram construídas previamente a execução de aterros em terra armada e para minimizar o efeito de Tschebotarioff o solo foi reforçado com colunas de brita. Com embasamento na revisão bibliográfica apresentada foi realizada a análise pelo Método dos Elementos Finitos. Esta análise, realizada pelo programa computacional Plaxis, teve como foco principal a obtenção dos deslocamentos e momentos fletores nas estacas sem colunas de brita e com solo homogêneo equivalente (com colunas de brita). Foi possível verificar a influência da introdução das colunas de brita na redução dos momentos fletores e deslocamentos horizontais nas estacas dos encontros. Realizou-se ainda uma simulação em que as estacas seriam construídas após a realização dos aterros em “terra armada” onde pode-se constatar que o efeito de sobrecargas assimétricas seria mitigado. Foi efetuada também a comparação entre os deslocamentos provenientes de dados coletados da instrumentação de campo (inclinômetros) e os obtidos pelas análises numéricas, estando os mesmos compatíveis entre si, demonstrando que a metodologia adotada para simulação das colunas de brita no Método dos Elementos finitos foi adequada.

Título da Dissertação: Contribuição à confiabilidade de estacas tipo raiz através de um estudo de provas de carga estáticas com aplicação da teoria bayesiana.
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador(es): Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 27 / 05 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Atualmente, o assunto de segurança em fundações tem despertado a atenção de diversos pesquisadores. Muitos entendem ser ultrapassada a utilização, pura e simples, de fatores de segurança em obras geotécnicas. O tratamento determinístico nos projetos de fundações não corresponde às variações e incertezas geradas em todo o processo de investigação do subsolo e processo executivo da fundação, sendo ainda o projeto de fundações um “fim de linha” de uma longa fila de disciplinas que a precedem e que geram também incertezas nas informações de esforços de suas estruturas e solicitações nas fundações. Porém, são as fundações as primeiras a serem executadas em qualquer obra civil. Este aspecto tem levado à necessidade crescente de verificar também a probabilidade de ruína da fundação por meio da chamada análise de confiabilidade. Com o objetivo de contribuir com a discussão sobre o emprego da análise de confiabilidade, as orientações da norma e o aprimoramento de modelos de cálculo, esta dissertação apresenta, através da aplicação em um estudo de caso, os diferentes aspectos de segurança abordados em projetos de fundações. Procura-se destacar dois tipos básicos de incertezas: aquelas inerentes à variabilidade espacial das propriedades do solo e as decorrentes do modelo de cálculo. Nesta pesquisa são procedidas inicialmente as extrapolações das curvas das provas de carga, que resultarão nos valores da função de Verossimilhança, para a atualização por Bayes. Numa segunda etapa se procede à estimativa da capacidade de carga “a priori” por alguns métodos consagrados e amplamente utilizados no Brasil. A atualização da estimativa da capacidade de carga é, a seguir, realizada através da metodologia de Bayes, sendo esta uma aplicação de conceitos da probabilidade condicional. A ideia de se proceder a estas duas alternativas de análise “à priori” foi norteada por duas motivações distintas: i) contribuir para a prática, pelo procedimento de combinação de informações num caso real bem documentado, conforme proposto por Vrouwenvelder (1992) e ii) motivar discussão de opiniões polêmica de engenheiros de fundações brasileiros em relação à adoção de um fator de segurança inferior a 2 no caso de provas de carga especificadas na fase de projeto

Título da Dissertação: Estudo do comportamento e otimização do projeto estrutural de edifícios de concreto armado
Linha de Pesquisa: Otimização
Orientador(es): Prof. Francisco José da Cunha Pires Soeiro
Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 26 / 05 / 2015
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Com base no crescimento exponencial das populações urbanas, a demanda por espaço para habitação tem crescido vertiginosamente. Para atender a estas necessidades, edificações cada vez mais altas e mais esbeltas são projetadas e vãos cada vez maiores são utilizados. Novos materiais são criados e aprimorados para que seja extraído o máximo de desempenho com o menor custo. Deste modo, esta dissertação tem como objetivo o estudo do comportamento e otimização do projeto estrutural de edifícios. Para tal, considera-se ao longo do estudo o projeto de uma edificação de concreto armado com 15 pavimentos e 47 metros de altura, submetida às ações das cargas usuais de projeto atuantes sobre edifícios residenciais, além das cargas de vento. No que tange ao desenvolvimento do modelo computacional são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Inicialmente, a resposta estática e dinâmica do modelo estrutural é obtida e comparada com base nos valores limites propostos por normas de projeto. A partir de análises qualitativas e quantitativas desenvolvidas sobre a resposta estrutural do modelo em estudo são utilizadas técnicas de otimização com o objetivo de modificar e aprimorar o desempenho estrutural do edifício analisado.

Título da Dissertação: Um estudo de caso envolvendo a retroanálise de tensões residuais de cravação
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador(es): Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 15 / 04 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

As tensões residuais de cravação ocorrem quando a estaca e o solo não são totalmente descomprimidos após dissipação completa da energia transferida à estaca durante sua instalação. Este assunto tem merecido a atenção de vários pesquisadores, uma vez que a presença das tensões residuais na estaca causa uma alteração no seu comportamento quando carregada. A presente dissertação reuniu estudos anteriores que estabeleceram os principais fatores que incluenciam as tensões residuais de cravação. Procurou-se executar uma série de simulações objetivando melhor entender o desenvolvimento das tensões residuais com a porcentagem de resistência de ponta, em continuidade aos estudos de Costa(1994). Costa (1994) observou que a porcentagem de carga na ponta é um fator relevante na avaliação das tensões residuais de cravação. Uma análise paramétrica efetuada confirmou estudos anteriores, verificando que a razão entre a carga residual na ponta em relação à capacidade de carga global cresce, a medida que a porcentagem de carga na ponta aumenta, chegando a um valor máximo para, em seguida, diminuir. Este comportamento é similar ao da curva de compactação do solo, quando, ao aumentar a umidade, o peso específico seco aumenta, até um valor máximo, correspondente à umidade ótima, para em seguida reduzir. Verificou-se, ainda, semelhantemente ao aumento da energia de compactação, que vai transladando a curva para cima e para à esquerda do gráfico umidade x peso específico seco, que o aumento do comprimento da estaca apresenta um comportamento similar. O aumento do comprimento leva a curva para cima e para a esquerda. Finalmente, selecionou-se um caso de obra com condições propícias para o desenvolvimento de altas tensões residuais de cravação. Trata-se de um caso de estacas metálias longas, embutidas em solo residual jovem, de elevada resistência, bem documentado com extensa instrumentação, por ocasião da instalação. A retroanálise de cinco estacas do banco de dados mostrou que as cargas residuais previstas, num programa de simulação de cravação, se aproximaram muito dos valores experimentais. Foi observado também que a profundidade do ponto neutro previsto e medido apresentou uma excelente concordância. O resultado mais relevante desta pesquisa foi quando os valores de porcentagem de ponta foram introduzidos no eixo das abscissas e os valores da razão entre a carga residual na ponta e a capacidade de carga global, no eixo das ordenadas, e se observou o aspecto da curva de compactação. A dissertação ilustra ser possível e simples a previsão das tensões residuais de cravação através de uma análise pela equação da onda.

Título da Dissertação: Comportamento estrutural de vigas casteladas em aço inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador(es): Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 10 / 04 / 2015
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

As vigas casteladas já são utilizadas em diversos tipos de estruturas para se vencer grandes vãos. Há uma nova realidade para o uso de perfis castelados, agora em aço inoxidável. Este trabalho apresenta uma análise comparativa entre vigas casteladas e vigas de alma cheia em perfis IPE, baseadas na norma europeia, no método da resistência contínua; e, também, através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. Este trabalho tem como objetivo verificar o comportamento e a resistência à flexão das vigas casteladas em aço inoxidável. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente desta estrutura. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises e da lei constitutiva tensão versus deformação multi-linear, de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi considerada a partir de uma formulação de Lagrange atualizado. Os resultados numéricos das vigas em estudo foram avaliados quanto aos modos de falha e da distribuição de tensões. Os momentos resistentes analíticos foram comparados com os resultados do modelo numérico apresentando valores satisfatórios e a favor da segurança.

Título da Dissertação: Análise tensão-deformação de uma barragem de concreto em solo residual preponderantemente anisotrópico.
Linha de Pesquisa: Interação solo-estrutura
Orientador(es): Prof. Marcus Peigas Pacheco
Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 01 / 04 / 2015
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Estudos de fundações de obras de arte, como barragens de concreto-gravidade e barragens de terra, devem contemplar todos os esforços atuantes no maciço de fundação, principalmente as tensões e deformações esperadas durante todo o processo construtivo e no período pós-construtivo. Quando essas estruturas são apoiadas sobre rochas de boa sanidade, a escolha do barramento geralmente favorece a implantação de barragens de concreto. Entretanto, quando os maciços de fundação são formados por solos, a opção técnica geralmente mais bem aceita é quanto à utilização de barragens de terra. Em ambos os casos, as análises de estabilidade e de deformação são desenvolvidas por métodos analíticos bem consolidados na prática. Nas condições mais adversas de fundação, seja em rochas ou em solos com marcante anisotropia e estruturas reliquiares herdadas da rocha-mãe, a utilização de modelos constitutivos anisotrópicos em análises por elementos finitos propicia simulações mais realistas dessas feições estruturais, contribuindo para o seu melhor conhecimento. O presente trabalho teve por objetivo demonstrar a utilização de um modelo constitutivo anisotrópico no estudo da fundação da Barragem San Juan, localizada na República Dominicana, que foi concebida como uma estrutura tipo concreto-gravidade apoiada sobre solos residuais jovens altamente anisotrópicos. Nessa obra, apesar de sua pequena altura, a presença marcante de descontinuidades ensejou um estudo mais detalhado do comportamento tensão-deformação da fundação, levando em conta o levantamento detalhado da atitude das descontinuidades presentes no maciço e os resultados de ensaios de resistência em planos paralelos e normais às descontinuidades. Para a estimativa de deformações, os respectivos módulos de Young (Es) foram estimados com base em correlações com a resistência à penetração SPT desenvolvidas nesta dissertação, a partir de um estudo estatístico baseado em várias publicações disponíveis na literatura. As análises numéricas por elementos finitos foram desenvolvidas através do programa Plaxis 2D, utilizando-se como modelo constitutivo aquele denominado “The Jointed Rock Model”, que é particularmente recomendado para análises de estabilidade e deformação de materiais anisotrópicos. Os resultados das análises numéricas foram comparados com as análises de equilíbrio limite elaboradas para o projeto executivo da referida barragem, pelo programa Slope, utilizando o método rigoroso de Morgenstern e Price, que se mostrou conservador. Os resultados das análises numéricas mostraram sua inequívoca versatilidade para a escolha de opções de reforço da fundação, através de dentes que objetivavam o aumento das condições de estabilidade da barragem.

Título da Dissertação: Modelagem do caminhar humano e avaliação de conforto humano de passarelas de pedestres.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Coorientador: Prof. Wendell Diniz Varela
Defesa: 26 / 03 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Com o passar dos anos a engenharia estrutural passou a lidar com a exigência cada vez maior de estruturas que ocupem menos espaço e sejam consideravelmente mais leves. No caso de passarelas de pedestres, a esbeltez da estrutura aliada a um baixo peso pode acarretar em problemas de vibrações devido à ressonância com o caminhar dos pedestres. Estes problemas podem variar desde uma simples sensação de desconforto até problemas mais graves como o colapso estrutural. Com base nestas premissas, esta dissertação visa investigar dois modelos estruturais, um em concreto armado e outro misto, do tipo aço concreto, onde os modelos serão estudados mediante o emprego do método dos elementos finitos através do programa ANSYS. Os modelos numéricos permitem determinar as frequências naturais da estrutura e consequentemente estudar as respostas dos modelos mediante análises de vibrações forçadas. As respostas dinâmicas das passarelas serão obtidas em termos dos valores dos deslocamentos máximos e das acelerações de pico. Os resultados obtidos foram comparados com os principais guias que regem o conforto humano no caso de caminhar de pessoas em passarelas de pedestres, de forma que houve indicativos de possíveis desconfortos após a análise dos resultados obtidos ao longo da investigação. Finalmente, foi feito um estudo considerando-se movimentos aleatórios dos pedestres sobra as passarelas, objetivando estudar os níveis da resposta dinâmica das estruturas nestas situações.

Título da Dissertação: Análise de vibrações e estudo de conforto humano sobre pisos mistos (aço-concreto) submetidos a ações humanas rítmicas.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 03 / 03 / 2015
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Este trabalho tem por objetivo avaliar o comportamento dinâmico de pisos mistos (aço-concreto) sob a ação de cargas provenientes das atividades humanas rítmicas, especificamente a prática de ginástica aeróbica, sob o ponto de vista do conforto humano. Tal avaliação torna-se necessária por crescentes problemas estruturais associados às vibrações excessivas, decorrentes da concepção de sistemas estruturais com baixos níveis de amortecimento e com frequências naturais cada vez mais baixas e bastante próximas das faixas de frequência das excitações associadas às atividades humanas rítmicas. O modelo estrutural investigado baseia-se em um piso misto (aço-concreto) submetido a aulas de ginástica aeróbica. A modelagem numérica do piso misto investigado foi realizada com base no emprego do programa ANSYS e foram utilizadas técnicas de discretização por meio do método dos elementos finitos (MEF). As cargas aplicadas sobre o piso, oriundas das atividades aeróbicas, são simuladas através de dois modelos de carregamentos dinâmicos distintos. Uma extensa análise paramétrica foi desenvolvida sobre o modelo estrutural investigado e a resposta dinâmica do sistema foi obtida, em termos dos deslocamentos e das acelerações, e comparada com os limites recomendados por normas e critérios de projeto. A resposta dinâmica do piso estudado viola os critérios de projeto relativos ao conforto humano e indica níveis de vibrações excessivas nos casos de carregamento dinâmicos analisados nesta dissertação.

Resumo

Ao longo dos anos, inúmeros estádios de futebol no Brasil têm sido projetados para suportar as cargas acidentais (carga de pessoas) como sendo do tipo estática (4kN/m2). Entretanto, ultimamente com base na mudança do comportamento do público, especialmente em jogos de futebol, através da ação de torcidas organizadas e, ainda, com o emprego desses estádios para shows de música, os sistemas estruturais passaram a sofrer um maior impacto pela natureza dinâmica dos carregamentos solicitantes. Assim sendo, alguns destes estádios passaram a apresentar problemas de vibrações excessivas e tornou-se necessária a consideração efetiva das cargas dinâmicas nos projetos estruturais. Deste modo, este trabalho de pesquisa objetiva o estudo do comportamento dinâmico e avaliação do desempenho do sistema estrutural das arquibancadas do Estádio Nacional de Brasília, no que diz respeito ao conforto humano. Cabe ressaltar que o referido estádio foi projetado e construído para ser utilizado na Copa do Mundo de 2014, realizada no Brasil. Os resultados alcançados ao longo do desenvolvimento deste estudo são confrontados com aqueles fornecidos por normas e recomendações internacionais de projeto. Os resultados revelam a importância da análise dinâmica para o projeto de estádios de futebol, no que tange a obtenção de dados relevantes para o conforto humano e, bem como, segurança dos usuários desse tipo de estrutura.

Título da Dissertação: Critério Estatístico para Obtenção de Valores NSPT para Previsão de Capacidade de Carga de Estacas por Métodos Semi-Empíricos
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador(es): Prof. Marcus Peigas Pacheco
Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 11 / 02 / 2015
Fonte de Recursos: SEM BOLSA

Resumo

Uma das tarefas mais importantes do engenheiro na área da Geotecnia é a escolha dos valores de parâmetros geotécnicos obtidos de ensaios de campo ou laboratório e que serão utilizados nos modelos e cálculos na fase de projeto. Incertezas de diversas sortes, como a inerente ao próprio solo pela heterogeneidade de sua formação, bem como aquelas derivadas de equipamentos, processos e erros humanos na execução de ensaios, vêm acarretar a enorme variabilidade que se encontra nos valores dos parâmetros geotécnicos de interesse, a exemplo do NSPT, número de golpes do Standard Penetration Test (SPT). Diante da incerteza e da heterogeneidade de abordagens para a utilização dos valores de NSPT em projetos, e visando a uma tomada de decisão de forma mais racional, onde as partes envolvidas de interesse – consumidores, projetistas, fiscais de obras, executores e comunidade científica – possam discutir em bases harmoniosas e mais objetivas, é proposta neste estudo, a aplicação de um critério estatístico para obtenção de valores de NSPT, a partir da construção de intervalos de confiança de 95% de probabilidade em torno da reta ajustada de regressão linear simples entre a variável aleatória NSPT e a profundidade. A disponibilidade da base de dados – sondagens e resultados de 19 provas de carga estáticas – de um extenso estaqueamento do tipo hélice contínua, realizado na região de Araucária – PR, possibilitou a construção do critério de obtenção do NSPT para seis regiões representativas que, juntas, compõem a área do estaqueamento. Os valores obtidos de NSPT foram utilizados na previsão da capacidade de carga das 19 estacas isoladas a partir da utilização de três métodos semi-empíricos. As cargas de ruptura dessas 19 estacas ensaiadas, que foram obtidas pelos métodos de Van Der Veen e Décourt (Rigidez), serviram para comparação e consequente validação do critério.

Título da Dissertação: Análise das Deformações dos Aterros que Compõem a Obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Prof. Rogério Luiz Feijó
Defesa: 10 / 02 / 2015
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo a análise numérica do comportamento dos aterros instrumentados que compõem a obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro. Os resultados da instrumentação de campo serão retroanalisados, juntamente com dados disponíveis na literatura, buscando-se a definição de parâmetros confiáveis, representativos do comportamento da argila compressível da região em estudo. O Arco Metropolitano é uma rodovia projetada que servirá como ligação entre as principais rodovias que cortam o município do Rio de Janeiro. Devido À presença de grandes espessuras de solo compressível em alguns trechos da região, cortados pelo traçado da rodovia, placas de recalque e inclinômetros foram instalados para avaliar os deslocamentos verticais e horizontais dos aterros durante o processo construtivo. Para este trabalho, foram selecionados trechos de aterros que apresentaram recalques expressivos e uma resposta satisfatória da instrumentação. A partir da análise dos parâmetros de projeto e dos parâmetros encontrados na literatura, procede-se à simulação numérica do processo construtivo dos aterros selecionados com o programa PLAXIS, de elementos finitos, através de uma modelagem bidimensional. Os resultados numéricos são confrontados com a instrumentação de campo e com os resultados de previsões teóricas. Os resultados comprovaram que a modelagem numérica mostrou-se uma ferramenta adequada para a previsão dos recalques totais, tempos de adensamento e ganhos de resistência ao longo do tempo. A retroanálise do comportamento de aterros sobre solos moles permite a reavaliação das premissas de projeto, uma vez que as limitações das teorias de análise e a dificuldade na seleção de parâmetros, muitas vezes acarretam em estimativas de recalque incoerentes com as observações de campo.

Resumo

A Costa Peruana apresenta alta atividade sísmica, tornando imprescindível a execução de análises de estabilidade que considerem os eventos sísmicos. Com o desenvolvimento de novas ferramentas numéricas, a análise dinâmica está se tornando cada vez mais importante e usual na fase de projeto, não se justificando mais a execução de análises estáticas em locais tão vulneráveis a sismos. A presente dissertação tem como objetivo realizar a análise da estabilidade dos penhascos de Lima, Peru, considerando quatro taludes distintos, em uma região bastante afetada por abalos sísmicos. As análises foram executadas pelos métodos de equilíbrio limite, elementos finitos e pseudo-estático, buscando-se uma comparação entre os diferentes métodos. O trabalho apresenta uma descrição completa dos taludes em estudo, uma avaliação da condição sismológica da região e finalmente a estabilidade dos Penhascos de Lima, fazendo uso dos programas computacionais Slide (método do equilíbrio limite) e Plaxis (método dos elementos finitos).Os resultados mostraram que os três métodos adotados forneceram fatores de segurança compatíveis, principalmente quando se considera perfis menos estratificados. Para perfis homogêneos, as diferenças obtidas foram da ordem de 0,5 a 1.0 %.As análises ressaltaram a importância de considerar a condição dinâmica, e mostraram-se bastante sensíveis aos valores de carga sísmica adotado.

Título da Dissertação: Análise de critérios de dimensionamento de carga em dutos de concreto instalados em vala na situação de recobrimento mínimo
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientadora: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Orientadora: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 12 / 12 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Perante diversas situações da engenharia são utilizadas formulações empíricas de dimensionamento baseadas em dados de campo e experiência profissional que definem muito o caráter subjetivo da metodologia padrão de projeto. O presente trabalho de pesquisa aborda os diversos métodos de obtenção dos esforços gerados em dutos enterrados submetidos a cargas dinâmicas e estáticas e sua posterior reavaliação através de modelagem numérica com o programa Plaxis 3D. Os métodos analíticos não convencionais foram comparados com o método padrão de cálculo sendo que o mesmo demonstrou ter uma boa precisão mesmo sem considerar outros fatores importantes como a parcela de resistência devida à coesão do solo e sua deformabilidade. A modelagem numérica demonstrou o conservadorismo do método de Marston e o subdmensionamento do espraiamento em prisma devido aos efeitos locais ocasionados pela adoção do recobrimento mínimo e sobrecarga dinâmica elevada. Também se observou, através da modelagem 3D, que a utilização dos dois métodos clássicos favorecem a obtenção de resultados dentro da razoabilidade. Verificou-se também, como resultado desta pesquisa, que a proposta de um método clássico modificado permite uma melhor aproximação da carga que atinge o duto.

Título da Dissertação: Simulação numérica de dutos enterrados, submetidos à perda de apoio e elevação localizada.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientadora: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Orientadora: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 12 / 12 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Os recentes desastres ocorridos no país, como o rompimento da adutora em Campo Grande e os desastres relacionados às enchentes urbanas, mostram a necessidade de desenvolvimento de pesquisas científicas que auxiliem na compreensão e no dimensionamento das estruturas projetadas para atender a demanda da população. Os métodos analíticos e experimentais mais utilizados possuem algumas limitações de ordem teórica ou prática. Por outro lado, os métodos numéricos, capazes de simular etapas construtivas e envolver materiais com diferentes modelos constitutivos numa mesma análise, buscam atender às necessidades práticas dos projetos de geotecnia e, ao mesmo tempo, complementam os modelos analíticos e experimentais. Nesse trabalho foram realizadas comparações entre resultados obtidos em ensaios experimentais e resultados extraídos do modelo computacional, buscando aumentar a compreensão sobre a interação solo-estrutura em relação à distribuição de tensões mobilizadas e aos deslocamentos e deformações provocados. A simulação numérica foi feita com a utilização do PLAXIS/3D, software de análise geotécnica baseado no método dos elementos finitos. Os ensaios foram confeccionados na Escola de Engenharia de São Carlos/USP por Costa (2005) e envolveram dutos enterrados submetidos à perda de apoio ou elevação localizada. O estudo experimental foi realizado através de modelos físicos compostos por um maciço de areia pura, contendo um tubo repousando sobre um alçapão no centro do vão. Os modelos físicos foram equipados com instrumental capaz de medir as deflexões e as deformações específicas ao longo do duto, além das tensões totais no maciço de solo circundante e na base do equipamento.

Título da Dissertação: Previsão do comportamento da argila mole da Baixada de Jacarepaguá: o efeito da submersão e o adensamento secundário
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientadora: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Orientadora: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 27 / 11 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A argila encontrada na Barra da Tijuca, Rio de Janeiro, é conhecida por ser muito mole e de peso específico bastante baixo. Passados 17 anos após a execução de um aterro em um dos depósitos argilosos da região, foram realizados ensaios de piezocone e SPT para aferir a espessura atual da camada mole. Tendo-se as espessuras originais da camada, determinadas a partir de ensaios de palheta e SPT na época da realização da obra, foi possível, assim, determinar o recalque que realmente ocorreu. O recalque primário foi calculado através dos parâmetros de compressibilidade previamente conhecidos daquele material. Foi aplicada a correção devido à submersão do aterro e, para isso, foi desenvolvida neste trabalho uma nova metodologia de cálculo para este efeito, considerando a submersão do aterro de forma gradual em todo o seu desenvolvimento matemático. Através da diferença entre o recalque total verificado nos ensaios e o recalque primário calculado, determinou-se a magnitude do recalque secundário. Com isso, estimou-se o OCR secundário do local. Este parâmetro surge da teoria que diz que os recalques secundários também ocorrem devido à variação das tensões efetivas, mas, nesse caso, horizontais. As principais conclusões desta pesquisa apontam para um valor de OCR secundário maior do que aquele já conhecido da argila de Sarapuí, que serviu de base para a referida teoria. Além disso, a proposta de cálculo do efeito da submersão se mostrou fácil e rápida de ser aplicada e forneceu resultados próximos daqueles obtidos pelas metodologias usuais.

Título da Dissertação: Estudo Paramétrico para um Muro de Gravidade Submetido a Carregamento Sísmicos
Linha de Pesquisa: Análise Estatística e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadora: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Coorientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 18 / 11 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A presente dissertação apresenta um estudo do comportamento de um muro de gravidade flexível submetido a carregamentos sísmicos. A influência do carregamento sísmico, e mais precisamente da variação da aceleração horizontal de pico é avaliada num estudo paramétrico, através da análise dos resultados obtidos para os deslocamentos e acelerações horizontais que ocorreram no paramento do muro de gravidade. Optou-se pela análise ao longo do tempo, introduzindo o carregamento sísmico ao modelo numérico do qual fazia parte o muro de gravidade através de 5 históricos temporais de acelerogramas horizontais normalizados em 0,05g, 0,10g, 0,15g, 0,20g e 0,25g. O evento sísmico de origem dos acelerogramas normalizados foi o terremoto ocorrido no Chile em 27 de fevereiro de 2010 e medido na estação em San Jose de Maipo, a 332,7km do epicentro do terremoto. Utiliza-se um software computacional aplicado à Geotecnia, o Plaxis, para a calibração de um modelo numérico em situação estática e posterior desenvolvimento das análises paramétricas em condições sísmicas. As análises realizadas para avaliação do comportamento do muro de gravidade em condição sísmica foram a verificação da influência da variação do acelerograma horizontal normalizada introduzido na base do modelo nos valores das acelerações e deslocamentos horizontais atuantes no muro e a verificação da influência do carregamento sísmico em comparação com a situação estática, comparando-se os valores dos deslocamentos horizontais obtidos na análise estática e nas análises dinâmicas. Os fatores que influenciam potencialmente nos resultados numéricos em condições sísmicas foram apresentados, destacando-se os aspectos relacionados à modelagem numérica em condição de sismo. Os modelos constitutivos oferecidos, a possibilidade de incorporação do carregamento sísmico na base do modelo e a possibilidade de consideração do amortecimento visco-elástico de Rayleigh nos materiais são as principais qualidades do Plaxis, utilizado na modelagem numérica. Avaliou-se positivamente a potencialidade do Plaxis, visto que o programa mostrou-se uma ferramenta capaz de simular o comportamento de muros de gravidade sujeitos a carregamentos sísmicos.

Título da Dissertação: Avaliação de Ligações entre Perfis Tubulares em Aço Submetidas a Esforços de Flexão
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 20 / 08 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Os perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. Considerando uma nova realidade para o uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “T” com perfis tubulares quadrados (SHS) para o banzo e para o montante efetuada com base na norma europeia, Eurocode 3, no CIDECT, na NBR 16239:2013 e ISO 14346 através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. Verificou-se a influência do momento atuante no montante no comportamento global das ligações. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente dessa ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação tri-linear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Os resultados numéricos são avaliados para a ligação em estudo quanto aos modos de falha e a distribuição de tensões.

Título da Dissertação: Análise Dinâmica e Controle de Vibrações de Passarelas de Pedestres Submetidas ao Caminhar Humano
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Coorientador: Prof. Wendell Diniz Varela
Defesa: 29 / 05 / 2014
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) e de aço são frequentemente submetidas a ações dinâmicas de magnitude variável, devido à travessia de pedestres sobre a laje de concreto. Estas ações dinâmicas podem produzir vibrações excessivas e dependendo de sua magnitude e intensidade, estes efeitos adversos podem comprometer a confiabilidade e a resposta do sistema estrutural e, também, podem levar a uma redução expectativa da vida útil da passarela. Por outro lado, a experiência e o conhecimento dos engenheiros estruturais em conjunto com o uso de novos materiais e tecnologias construtivas têm produzido projetos de passarelas mistas (aço-concreto) bastante arrojados. Uma consequência direta desta tendência de projeto é um aumento considerável das vibrações estruturais. Com base neste cenário, esta dissertação visa investigar o comportamento dinâmico de três passarelas de pedestres mistas (aço-concreto) localizadas no Rio de Janeiro, submetidas ao caminhar humano. Estes sistemas estruturais são constituídos por uma estrutura principal de aço e laje em concreto e são destinados à travessia de pedestres. Deste modo, foram desenvolvidos modelos numérico-computacionais, adotando-se as técnicas tradicionais de refinamento presentes em simulações do método de elementos finitos, com base no uso do software ANSYS. Estes modelos numéricos permitiram uma completa avaliação dinâmica das passarelas investigadas, especialmente em termos de conforto humano. As respostas dinâmicas foram obtidas em termos de acelerações de pico e comparadas com valores limites propostos por diversos autores e normas de projeto. Os valores de aceleração de pico encontrados na presente investigação indicaram que as passarelas analisadas apresentaram problemas relacionados com o conforto humano. Assim sendo, considerando-se que foi detectado que estas estruturas poderiam atingir níveis elevados de vibração que possam vir a comprometer o conforto dos usuários, foi verificado que uma estratégia para o controle estrutural era necessária, a fim de reduzir as vibrações excessivas nas passarelas. Finalmente, uma investigação foi realizada com base em alternativas de controle estrutural objetivando atenuar vibrações excessivas, a partir do emprego de sistemas de atenuadores dinâmicos sintonizados (ADS).

Título da Dissertação: Análise de um escorregamento ocorrido em um talude na Via Lagos
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientadora: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Coorientador: Prof. Rogério Luiz Feijó
Defesa: 20 / 05 / 2014
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo a compreensão de um escorregamento ocorrido em um talude no km 15+700 da Rodovia RJ – 124 – Via Lagos, Rio Bonito – RJ. Após a movimentação do talude, algumas medidas foram tomadas para estabilização da encosta. No entanto, as movimentações não cessaram, despertando a necessidade de um estudo mais detalhado sobre a Geologia local. Sondagens mistas e rastreamentos geofísicos foram executados, buscando-se a definição de um perfil geológico-geotécnico. Adicionalmente, foram executados ensaios de cisalhamento direto para obtenção de parâmetros de resistência, com amostras retiradas do local, e instalada uma instrumentação composta por inclinômetros, medidores de nível d’água e piezômetros. Com o auxílio do Programa Plaxis, de elementos finitos, foi realizada uma modelagem númerica com o objetivo de confrontar os deslocamentos do talude medidos pela inclinometria com as previsões numéricas. Análises de estabilidade também foram executadas, objetivando a compreensão das causas da instabilidade. Finalmente, o trabalho propõe uma alternativa simples de estabilização e destaca a importância da interação entre a Geologia e a Geotecnia.

Resumo

Considerando-se os diversos carregamentos que solicitam a estrutura de uma ponte rodoviária, ao longo de sua vida útil, alguns possuem um comportamento essencialmente dinâmico, ou seja, variam com o tempo, diferentemente do que é considerado na prática corrente de projeto desse tipo de obra de arte. Em geral, os projetistas desse tipo de estrutura têm tratado carregamentos como o de vento, tráfego de veículos e de pedestres como ações de natureza estática, ignorando seu perfil cíclico. Tal consideração, em diversas situações de projeto, tende a minorar os efeitos das ações dinâmicas sobre o sistema estrutural. Além disso, estruturas submetidas a solicitações cíclicas repetidas, sob uma carga inferior à caga máxima suportada pelo material, estão sujeitas ao fenômeno da fadiga. A consideração adequada de todos estes aspectos mostra-se fundamentalmente importante para correta avaliação dos níveis de esforços solicitantes do sistema estrutural e, bem como, para a identificação de fenômenos importantes como o da fadiga que pode vir a provocar, por exemplo, a ruptura de componentes estruturais sem aviso prévio ou motivo aparente. Para tal, nesta dissertação as técnicas para a contagem de ciclos de tensão e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através de curvas do tipo S-N, associadas a diversas normas de projeto. A ponte rodoviária mista (aço-concreto) investigada neste estudo é constituída por seis vigas de aço longitudinais com enrijecedores transversais, oito transversinas e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo numérico-computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte foi elaborado com base em técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. As mesas e almas das vigas, assim como os enrijecedores , foram modelados por elementos de casca e laje de concreto armado, por elementos sólidos. O carregamento dinâmico avaliado no presente estudo diz respeito ao tráfego de veículos, cuja representação se dá a partir de sistemas “massa-mola-amortecedor”. Os comboios formados são adotados como sendo semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As conclusões da presente investigação versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes mistas (aço-concreto).

Título da Dissertação: Avaliação de Ligações entre Vigas de Perfil I ou H e Colunas em Perfis Tubulares Circulares
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 12 / 03 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações soldadas tipo “T” com perfis tubulares circulares (CHS) para a coluna e perfil I ou H para a viga com flexão no plano, efetuado com base nas normas EC3, CIDECT e a NBR 16239 comparando com o critério de deformação limite, proposto por Lu et al., através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys versão 12.0. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Com base nos resultados numéricos avaliados foram traçadas curvas momento-rotação para cada modelo com o objetivo de obter o momento resistente de cada ligação bem como a classificação da ligação quanto a capacidade de rotação, a influência dos parâmetros geométricos em cada modelo e o modo de falha que controlará o dimensionamento da ligação.

Título da Dissertação: Avaliação da Influência do Esforço Normal no Banzo no Comportamento de Ligações Tubulares em Aço
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 12 / 03 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A demanda pelo uso de perfis tubulares em estruturas na construção civil tem tido grande avanço no Brasil, apesar de ser, a muito tempo, amplamente empregado na Europa e países desenvolvidos. O lançamento de uma Norma Técnica Brasileira específica para dimensionamento de perfis tubulares confirma esta tendência, havendo então a necessidade de uma maior divulgação e execução de estudos e trabalhos de pesquisa para uma melhor compreensão e desenvolvimento desta tecnologia. O presente trabalho apresenta uma análise da influência da aplicação de esforço normal no banzo no comportamento de ligações tubulares do tipo “T”. No desenvolvimento deste trabalho, foram realizados seis ensaios em laboratório com ligações do tipo “T” com perfis do tipo RHS para o banzo e SHS para o montante, sendo utilizados perfis conformados a frio para composição das ligações ensaiadas. Do total dos ensaios foram executados dois ensaios sem aplicação de esforço normal no banzo; dois com aplicação de esforço normal de compressão e dois com aplicação de esforço normal de tração. A resistência última das ligações obtida nos ensaios por meio do critério de deformação limite proposto por diversos pesquisadores. Estes resultados foram comparada com os resultados obtidos em modelos numéricos em elementos finitos desenvolvidos no programa ANSYS 12.0, sendo consideradas nestes modelos, as não linearidades geométricas e de material. Estes resultados também foram comparados com os resultados teóricos obtidos com base nas prescrições constantes nas Normas Eurocode 3; Norma Brasileira NBR 16239 e do CIDECT. Conclui-se com este estudo que os resultados obtidos tanto nos ensaios experimentais quanto nos modelos numéricos ficaram a favor da segurança quando comparados com os valores teóricos obtidos pelas normas Eurocode 3 e NBR 16239:2013 e CIDECT com o banzo sem aplicação de esforço normal e com aplicação de esforço normal de compressão, havendo uma maior aproximação dos resultados com os valores teóricos obtidos pelo CIDECT. Os resultados obtidos com a aplicação de esforço normal de tração no banzo foram bem acima dos resultados teóricos no caso estudado.

Resumo

As pontes rodoviárias de concreto armado estão sujeitas às ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos sobre o tabuleiro. Estas ações dinâmicas nem sempre são corretamente consideradas pelos projetistas. Deste modo, a correta consideração destes aspectos mostra-se de fundamental importância, de forma a se avaliar os esforços dinâmicos oriundos do tráfego de veículos sobre o tabuleiro. De acordo com este contexto, a ponte rodoviária investigada nesta dissertação é constituída por duas vigas longitudinais, três transversinas, sendo uma central e duas sobre os apoios, e por um tabuleiro em concreto armado. O modelo computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base no emprego de técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. Os veículos são representados a partir de sistemas do tipo “massa-mola-amortecedor”. O tráfego destes veículos é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As técnicas para a contagem de ciclos de tensões e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através das curvas S-N de diversas normas e recomendações internacionais vigentes que versam sobre o tema. As conclusões deste trabalho de pesquisa se referem à análise da resposta dinâmica e, bem como, da vida útil de serviço da obra de arte rodoviária de concreto armado investigada, quando submetida às ações dinâmicas provenientes do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro.

Título da Dissertação: Análise Dinâmica Não Determinística de Edifícios Mistos (Aço-Concreto) Submetidos à Ação de Cargas de Vento.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Coorientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 26 / 02 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Avanços tecnológicos no ramo das ciências dos materiais e de processos construtivos, combinado a um cenário econômico favorável, têm levado a um crescimento substancial na construção de edifícios de múltiplos andares pelo mundo. Estes edifícios têm sido construídos com estruturas cada vez mais arrojadas e com elevados níveis de esbeltez, tornando-se verdadeiras obras de arte. Todavia, a compatibilidade dos requisitos arquitetônicos com as condições necessárias de estabilidade de tais estruturas é fundamental e requer dos engenheiros civis um conhecimento teórico substancial desde a concepção do projeto estrutural até o processo construtivo propriamente dito. Assim sendo, o objetivo desta dissertação de mestrado é o de investigar o comportamento estrutural de um edifício de 20 pavimentos misto (aço-concreto) submetido às ações dinâmicas do vento não determinísticas. No núcleo interno da edificação, três tipos de contraventamentos são analisados e comparados. De forma semelhante, no desenvolvimento do modelo computacional são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Assim, a resposta dinâmica não determinística do modelo estrutural, em termos dos valores máximos médios dos deslocamentos e das acelerações, é obtida e comparada com os valores limites propostos por normas e recomendações de projeto.

Título da Dissertação: Avaliação de Ligações K entre Perfis Tubulares em Aço
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 26 / 02 / 2014
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Título da Dissertação: Proposta de um método probabilístico de estimativa de custos de construção
Linha de Pesquisa: Estudo da Aplicação de Métodos Industriais Avançados no Processo Construtivo
Orientador: Prof. Cyro Alves Borges Júnior
Orientador: Prof. Ricardo Miyashita
Defesa: 19 / 12 / 2013
Fonte de Recursos: Sem bolsa

Resumo

Projetos de construção são caracterizados pela escala, complexidade e seus riscos internos. Não é incomum encontrar planejamento e definição de escopo incompletos o que leva a aumento de custos e prazos. Durante as fases de planejamento do projeto, é recomendável que a equipe responsável quantifique os riscos relacionados à execução do projeto. A principal contribuição desse trabalho é apresentar um método de usar a simulação de Monte Carlo para quantificar e considerar o impacto dos riscos de custos no projeto e, consequentemente, incluir reservas de contingência. Utilizando o método, podem-se priorizar os riscos de custos, de forma a formular plano de mitigação de riscos de forma eficaz. O método apresentado é baseado em estimativa de custo de projeto básico. Utilizando-se técnicas de simulação de Monte Carlo, pode-se simular contingência de custo, permitindo que os impactos de riscos de custos sejam calculados

Resumo

Diversas formas de geração de energia vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de oferecer alternativas ecologicamente corretas. Neste contexto, a energia eólica vem se destacando na região Nordeste do Brasil, devido ao grande potencial dos ventos da região. As torres, que representam parcela significativa do custo total do sistema, tendem a crescer buscando ventos mais fortes e permitindo assim a utilização de aerogeradores com maior capacidade de geração de energia. Este trabalho tem como objetivo formular um modelo de otimização de torres tubulares de aço, para aerogeradores eólicos. Busca-se minimizar o volume total (custo, indiretamente), tendo como variáveis de projeto as espessuras da parede da torre. São impostas restrições relativas à frequência natural e ao comportamento estrutural (tensão e deslocamento máximo de acordo com recomendações da norma Europeia). A estrutura da torre é modelada com base no Método dos Elementos Finitos e o carregamento atuante na estrutura inclui os pesos da torre, do conjunto de equipamentos instalados no topo (aerogerador), e o efeito estático da ação do vento sobre a torre. Para verificação das tensões, deslocamentos e frequências naturais, foram utilizados elementos finitos de casca disponíveis na biblioteca do programa de análise ANSYS. Os modelos de otimização foram também implementados no modulo de otimização do programa ANSYS (design optimization), que utiliza técnicas matemáticas em um processo iterativo computadorizado até que um projeto considerado ótimo seja alcançado. Nas aplicações foram usados os métodos de aproximação por subproblemas e o método de primeira ordem. Os resultados obtidos revelam que torres para aerogeradores merecem atenção especial, em relação à concepção do projeto estrutural, sendo que seu desempenho deve ser verificado através de metodologias completas que englobem além das análises clássicas (estáticas e dinâmicas), incluam também as análises de otimização.

Resumo

A análise de fundações sob solicitações dinâmicas é algo sempre presente em projetos na área industrial. É um campo pouco explorado na área de engenharia geotécnica, onde existem relativamente poucas informações no Brasil, de maneira geral. O método mais comum de realizar essas análises é a simplificação de modelos estruturais a partir do uso de molas. Sabe-se que esses coeficientes de reação têm uma variação relativamente grande e que esse enfoque de projeto pode, em alguns casos, mostrar-se contra a segurança ou levar a superdimensionamentos desnecessários. Verifica-se, então, a necessidade de uma avaliação mais criteriosa, utilizando a interação solo x estrutura, onde as molas comumente utilizadas nas análises vibratórias convencionais são substituídas pela rigidez real do solo quando concebido como um meio contínuo, através de sua discretização pelo método dos elementos finitos. A presente dissertação analisa o problema através do módulo de dinâmica do programa Plaxis 2D. Neste tipo de análise, além da modelagem do solo como um meio contínuo, torna-se possível introduzir condições de contorno específicas ao problema em estudo, múltiplas camadas de solo, sejam horizontais ou inclinadas, além da introdução de amortecedores capazes de evitar a reflexão espúria das ondas incidentes nos limites da malha de elementos finitos e assim modelar mais adequadamente a perda de energia por radiação. A presente dissertação compara medições experimentais e soluções efecientes de métodos vibratórios clássicos com a resposta obtida pelo MEF, mostrando resultados bastante satisfatórios tanto pelos métodos clássicos quanto pelo MEF.

Título da Dissertação: Avaliação dos parâmetros de compressibilidade da camada de argila mole da Baixada de Jacarepaguá, após longo período de sobrecarga de aterro.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientadora: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Coorientadora: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 30 / 08 / 2013
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Depósitos argilosos, muito moles a moles, de idade geológica recente ocorrem com frequência em regiões de baixadas litorâneas. Os solos são superficiais de espessura variável, podendo chegar a grandes espessuras. Projetos executados sobre depósitos de argila mole resultam em recalques de magnitude elevada e, face à baixa permeabilidade deste material, demandam muito tempo para que se atinja a estabilização das deformações. Além deste aspecto, tais depósitos estão sujeitos à compressão secundária, a qual gera deformações adicionais. Diante deste quadro, é fundamental conhecer as características de compressibilidade e adensamento para que se possa prever a evolução dos recalques ao longo do tempo. O ensaio mais adotado para determinação dos parâmetros de compressibilidade e de adensamento de depósitos muito compressíveis é o ensaio de adensamento oedométrico convencional (SIC). Nos últimos anos, pesquisas têm sido desenvolvidas com o objetivo de difundir o uso do ensaio de adensamento com velocidade controlada (CRS) que apresenta uma série de vantagens para uso em projetos. A presente dissertação objetiva a comparação do comportamento geotécnico de um depósito de argila muito mole, localizado na Baixada de Jacarepaguá, antes e após a construção do um aterro de 2,4m de espessura, para implantação de um empreendimento comercial. A obra ocorreu em 1998 e, nesta época, foi realizada uma série de investigações envolvendo sondagens de reconhecimento e de extração de amostras para ensaios de adensamento e triaxiais. Foram também realizados ensaios de palheta de campo. Todos os dados dos ensaios, realizados em 1997, foram disponibilizados e re-analisados no presente trabalho, à luz da prática atual. Adicionalmente, foram extraídas, em 2012, novas amostras indeformadas, nos mesmos pontos analisados no projeto, a fim de se determinar os parâmetros de compressibilidade da camada compressível após longo tempo de aterro. Foram realizados ensaios de adensamento convencional (SIC) e com velocidade controlada (CRS). Como objetivo secundário, foi também estudada a questão da influência da velocidade de execução do ensaio CRS. Os resultados mostraram o recalque sofrido pela camada através da redução significativa do índice de vazios de campo. Verificou-se, também, a presença significativa de areia na camada de argila mole, o que afeta bastante a previsão de recalque e tempos de adensamento para fins de projeto.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Colunas de Perfis Tubulares Mistos - Aço Inoxidável, Concreto e Aço Carbono
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Coorientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Coorientador: Prof. Evandro da Silveira Goulart
Defesa: 23 / 08 / 2013
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Esta dissertação visa investigar o comportamento estrutural de um novo tipo de coluna mista composta por dois tubos concêntricos de aço inoxidável e de aço carbono preenchido com concreto. Com objetivos de demonstrar que esta combinação de materiais é vantajosa, executam-se ensaios de resistência em amostras com vários configurações de seções tubulares e colunas, a fim de assegurar que, este novo elemento estrutural misto, comporte-se de maneira satisfatória comparado ao desempenho de uma coluna mista de perfil duplo de aço carbono com concreto, já amplamente desenvolvida em pesquisas anteriores. Com isso espera-se expandir oportunidades para a utilização do aço inoxidável como material estrutural primário, ora como proteção e recuperação de estruturas existentes, ora como eliminação de recursos tais como formas e armaduras, e, ora com baixos custos de manutenção. Para isso, faz-se uso de modelo numérico apresentado em trabalhos de pesquisa anteriores para seções tubulares de aço carbono. Para a execução do ensaio, adotam-se, inclusive, as mesmas condições de ensaio executadas nas pesquisas anteriores. A comparação dos resultados numéricos com os resultados experimentais mostra-se satisfatória, porém, conservadora, devido à utilização de normas que abrangem somente colunas de perfil tubular duplo de aço carbono preenchidas de concreto

Título da Dissertação: Análise Dinâmica e Controle de Vibrações de Pisos de Edificações Submetidos a Atividades Humanas Rítmicas
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 05 / 08 / 2013
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Um aumento crescente dos problemas estruturais associados à vibração excessiva de pisos de edificações devido a atividades humanas rítmicas constitui a principal motivação para o desenvolvimento de uma metodologia de projeto respaldada na obtenção da resposta dinâmica de pisos mistos (aço-concreto) e de concreto armado, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Para tal, os modelos estruturais investigados baseiam-se em pisos de edificações mistas e de concreto armado, correntemente submetidos a aulas de ginástica aeróbica. Com referência a modelagem dos pisos são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Um estudo paramétrico foi realizado sobre os modelos estruturais em estudo e foram obtidos valores elevados para as acelerações de pico violando os critérios de projeto e indicando níveis de vibrações excessivas. Considerando-se os aspectos mencionados anteriormente foi desenvolvida uma estratégia com base em alternativas viáveis para o controle estrutural, objetivando a atenuação das vibrações excessivas a partir da instalação de atenuadores dinâmicos sincronizados (ADS) nos pisos analisados.

Título da Dissertação: Análise Numérica e Dimensionamento de Pisos Industriais de Concreto
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientadora: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Coorientador: Prof. Rodrigo Bird Burgos
Defesa: 28 / 06 / 2013
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Neste trabalho são estudados os principais parâmetros dos projetos estruturais dos pisos industriais de concreto simples, de concreto com armadura distribuída (sem função estrutural) e de concreto estruturalmente armado. Através de uma revisão bibliográfica atualizada e comentada sobre o tema, aborda-se os modelos analíticos de Westergaard, que originaram diversas metodologias de cálculo; o modelo de Winkler, adotado para representação do conjunto terreno de fundação e sub-base que serve de suporte para a placa de concreto; além dos carregamentos mais frequentes aos quais os pisos industriais de concreto são submetidos ao longo da sua vida útil e as principais metodologias de cálculo utilizadas para o dimensionamento dessas estruturas, aplicadas por projetistas e especialistas. Por fim são desenvolvidos modelos numéricos, sendo o objetivo principal, avaliar o comportamento das placas de concreto quando submetidas à ação de carregamentos estáticos e móveis, comparado os resultados obtidos com os fornecidos pela aplicação direta dos modelos analíticos.

Título da Dissertação: Avaliação do Comportamento Estrutural de Subestações de Energia Elétrica com o Uso do Aço Inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Coorientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Coorientador: Prof. Luiz Biondi Neto
Defesa: 21 / 03 / 2013
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O uso de perfis estruturais tubulares vem aumentando em grande escala no mundo, principalmente devido às vantagens associadas ao A crescente utilização do aço inoxidável como elemento estrutural despertou o interesse de clientes, arquitetos e engenheiros nos últimos anos. Apesar do custo ainda elevado, a sua aplicação na construção civil vem substituindo outros elementos estruturais. Seja por sua alta resistência à corrosão, aumentando a relação custo benefício; sua estética, proporcionando formas cada vez mais ousadas ou; seu apelo ambiental, gerando menos resíduos no meio ambiente. As SEs representam um papel importante no fornecimento de energia. Como possuem grande complexidade para manutenção, foi escolhida a estrutura suporte de seu barramento, para o dimensionamento em aço inoxidável. Desta forma, minimizando as paradas para realização de manutenções das estruturas, possibilitando maior qualidade no fornecimento de energia elétrica. Para fins comparativos foi escolhido o projeto de uma SE existente, cuja estrutura de suporte do barramento, foi construída por treliças formadas por cantoneiras de aço carbono galvanizado. Inicialmente, o dimensionamento foi desenvolvido utilizando perfis “H” e “I” funcionando como viga-coluna para os dois tipos de aço. Num segundo momento a estrutura foi dimensionada como treliças planas. Todos os dimensionamentos foram realizados de acordo com as prescrições normativas do EUROCODE 3. Após realização dos dimensionamentos, foram apresentadas as análises comparativas dos custos envolvidos para os tipos de aço. Abordando o investimento inicial, os gastos com manutenção ao longo da vida e os custos elétricos agregados à redução das paradas para manutenção.

Título da Dissertação: Análise de Ligações Tubulares T com Reforço de Chapa
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 01 / 03 / 2013
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

O uso de perfis estruturais tubulares vem aumentando em grande escala no mundo, principalmente devido às vantagens associadas ao comportamento estrutural e estético, levando a uma intensa utilização nos países da Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e na Austrália. Países como Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda fazem uso intensivo dessas estruturas e contam com uma produção corrente, industrializada e contínua com alto grau de desenvolvimento tecnológico. Diante deste fato, no Brasil, o uso desses perfis era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. A situação do mercado brasileiro começou a se alterar em razão da maior oferta desses perfis proporcionada pelo início da produção pela V&M do BRASIL no ano de 2000. Sendo assim, diante da novidade da tecnologia, impõe-se a necessidade de divulgação e implementação do uso desse tipo de perfil, além de uma ampliação do número de trabalhos de pesquisa para melhor compreensão de seu comportamento estrutural. O presente trabalho apresenta uma análise paramétrica de ligação reforçada tipo “T”, através da determinação da resistência última da ligação obtida pelo critério de deformação limite proposto por diversos pesquisadores, comparando os resultados com as prescrições do Eurocode 3, do Projeto de Norma Brasileira PN 02.125.03-004 e do CIDECT. As ligações objeto deste estudo são compostas por perfil tubular retangular (RHS) no banzo e perfis circulares (CHS) nos montantes. Nestas análises verificou-se a influência do reforço na região de encontro de banzo e montante, bem como a influência do esforços atuantes no banzo no comportamento global das ligações. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente dessa ligação. Os modelos em elementos finitos, foram desenvolvidos no programa Ansys 12.0. Como resultado final deste trabalho é apresentado o comportamento da ligação tipo T com reforço para diversos tipos de perfis (banzo e montante) e diferentes espessuras da chapa de reforço, fazendo comparação com o dimensionamento proposto pelo Projeto de Norma Brasileira PN 02.125.03-004.

Título da Dissertação: Estudo do Gerenciamento de Tempo em Projetos de Construção Civil Enxuta Através da Simulação de Eventos Discretos
Linha de Pesquisa: Estudo da aplicação de Métodos Industriais Avançados no Processo Construtivo
Orientador: Prof. Cyro Alves Borges Junior
Orientador: Prof. Ricardo Miyashita
Defesa: 20 / 12 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O gerenciamento do tempo nos projetos de construção civil usualmente utiliza algoritmos determinísticos para o cálculo dos prazos de finalização e algoritmos PERT para avaliação da probabilidade de o mesmo terminar até uma determinada data. Os resultados calculados pelos algoritmos tradicionais possuem defasagens nos prazos se comparados aos encontrados na realidade o que vem fazendo com que a simulação venha se tornando uma ferramenta cada vez mais utilizada no gerenciamento de projetos. O objetivo da dissertação é estudar o problema dos prazos de finalização dos projetos desenvolvendo novas técnicas de cálculo que reflitam melhor os prazos encontrados na vida real. A partir disso é criada uma ferramenta prática de gerenciamento do tempo de atividades de projetos de construção enxuta baseada em planilha eletrônica onde serão utilizadas técnicas de simulação a eventos discretos, com base em distribuições de probabilidade como, por exemplo, a distribuição beta.

Título da Dissertação: Avaliação do Efeito da Interação Solo-Estrutura sobre o Comportamento Estrutural de Edificações Mistas (Aço-Concreto)
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Orientadora: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 06 / 12 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O conhecimento do tema da interação solo-estrutura permite que as edificações sejam projetadas de maneira mais realista com o comportamento físico. Há décadas atrás seria inviável um dimensionamento considerando a deformabilidade do solo de fundação, e as estruturas eram dimensionadas adotando-se as fundações como indeslocáveis, sob uma base rígida. Essa consideração conduz a respostas estruturais inadequadas, por vezes comprometendo a segurança e a estabilidade do conjunto estrutural. Atualmente, o avanço tecnológico permite a obtenção de resultados de milhões de cálculos matemáticos em questões de segundos, podendo-se obter soluções mais arrojadas e dinâmicas, facilitando o dimensionamento estrutural de forma a atender ao novo padrão de construção e arquitetura. A relevância de tal assunto motivou a análise numérica de um edifício de 4 pavimentos de estrutura mista (aço-concreto), considerando o efeito da interação solo-estrutura. As análises foram conduzidas com o programa ANSYS, de elementos finitos, substituindo-se os apoios indeslocáveis por molas discretas, lineares e elásticas, com rigidez equivalente ao solo, conforme hipóDissertação de Winkler. Os parâmetros dos solos de fundação foram adquiridos a partir de correlações empíricas existentes na literatura e da utilização do programa computacional PLAXIS para a determinação das constantes elásticas das molas. Neste trabalho, foram comparados os resultados de reações verticais, esforços normais, momentos fletores e deslocamentos da estrutura obtidos pelo modelo clássico de projeto, que considera apoios indeslocáveis, e pelo modelo de Winkler, que considera a interação solo-estrutura. As análises foram executadas para seis diferentes tipos de solos argilosos, siltosos e arenosos. Os resultados obtidos mostraram claramente a redistribuição dos momentos fletores, esforços normais e reações verticais nos pilares com diferenças significativas para os pilares de canto e periféricos. Observou-se uma tendência de alívio dos esforços nos pilares mais solicitados, adotando a estrutura assentada em uma base rígida. As análises ressaltaram a relevância da interação solo-estrutura, com efeitos provenientes do rearranjo do solo de fundação nos elementos estruturais das edificações.

Título da Dissertação: Verificação do Desempenho do Ensaio de Adensamento CRS Comparado ao SIC
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientadora: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Coorientadora: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 30 / 11 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A presente dissertação objetiva a verificação do desempenho dos ensaios do tipo CRS, com velocidade controlada, quando comparados aos ensaios de adensamento oedométricos convencionais, SIC. O ensaio SIC é executado em vários estágios de carga, cada qual com vinte e quatro horas de duração e razão unitária entre o incremento de tensão e a tensão anterior, requerendo um prazo total de cerca de 10 dias para sua execução. Já o ensaio de adensamento com velocidade controlada, CRS, tem sua duração bastante reduzida, o que levou diversos pesquisadores da área de Geotecnia a concentrarem esforços no estudo de seu desempenho, visando sua utilização mais ampla. Para este estudo foi adquirido equipamento da empresa Hogentogler Inc., designado por GeoStar. Sua instalação, montagem e calibração foram realizadas no Laboratório de Mecânica dos Solos. Foram executados ensaios em corpos de prova obtidos de amostras de caulim, preparadas em laboratório, e também em amostras de solos originários de dois depósitos de diferentes regiões no Estado do Rio de Janeiro: baixada de Jacarepaguá e Itaboraí. A dissertação procurou detalhar a execução dos ensaios, as dificuldades da interpretação das planilhas originadas pelo sistema de aquisição de dados, acoplado ao equipamento GeoStar, as mudanças efetuadas, as ocorrências não previstas, a análise e interpretação dos resultados e a comparação dos parâmetros obtidos com os ensaios SIC e CRS. Procurou-se estudar o efeito da velocidade de deformação, histórico de tensões, qualidade dos corpos de prova, parâmetros do ensaio, facilidade de execução e desempenho. Verificou-se a simplicidade, rapidez e o desempenho satisfatório do ensaio CRS. Sugere-se estender estudos semelhantes a outros locais e, principalmente, a amostras de qualidade superior, na expectativa de confirmar as conclusões detalhadas nesta pesquisa.

Título da Dissertação: Estudo do Comportamento Dinâmico de Edifícios Mistos (Aço-Concreto) Submetidos à Ação Não Determinística do Vento
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Coorientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Coorientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 22 / 11 / 2012
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Considerando-se um cenário econômico bastante favorável em conjunto com avanços tecnológicos da ciência dos materiais e processos construtivos, nos últimos trinta anos, as cidades brasileiras têm apresentado um crescimento substancial, no que diz respeito à construção de edifícios residenciais e comerciais de múltiplos andares. Nos dias de hoje, estes edifícios apresentam níveis de esbeltez elevados e têm sido construídos com estruturas cada vez mais arrojadas englobando a experiência e o conhecimento dos engenheiros civis. Deste modo, o principal objetivo dos projetistas está associado à concepção de estruturas mais leves, nas quais o projeto estrutural requer um conhecimento teórico substancial, objetivando tornar compatíveis os requisitos arquitetônicos com as condições necessárias para a estabilidade. Assim sendo, o objetivo deste trabalho de pesquisa é o de investigar o comportamento estrutural estático e dinâmico de um edifício misto (aço-concreto) de 20 pavimentos quando submetido às ações dinâmicas do vento não determinísticas. Deste modo, no desenvolvimento do modelo computacional são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa ANSYS. Para tal, o estudo apresenta os resultados de uma análise linear-elástica para ações de serviço. A resposta dinâmica não determinística do modelo estrutural investigado, em termos dos valores máximos médios dos deslocamentos e das acelerações, foi obtida e comparada com os valores limites propostos por normas e recomendações de projeto.

Título da Dissertação: Verificação Experimental da Largura Colaborante em Mesas de Lajes Nervuradas
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Coorientadora: Profa. Regina Helena Ferreira de Souza
Coorientador: Prof. Evandro da Silveira Goulart
Defesa: 26 / 10 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Este trabalho apresenta um estudo experimental para determinação da largura colaborante em mesas de lajes nervuradas de concreto armado. Esta largura é definida comumente utilizando-se as recomendações contidas nas diversas normas e procedimentos já consagrados de estruturas de concreto armado. Visando a determinação da largura da mesa que efetivamente contribui na capacidade resistente da seção de lajes nervuradas, foram instrumentados e ensaiados modelos que buscaram reproduzir faixas de nervuras e painéis de laje. As faixas possuíam dimensões reais de duas nervuras principais, enquanto as lajes reproduziam painéis em escala reduzida (1:2). Em parte dos modelos, foram inseridos extensômetros de resistência elétrica nas armaduras e no concreto, além de transdutores para verificação das flechas. Foram calculadas as larguras a partir das curvas de tensões e flechas verificadas experimentalmente. Verificou-se, também, a influência da presença de tubulação embutida ao longo da mesa das faixas de laje.

Título da Dissertação: Análise da Resposta Dinâmica de Passarelas de Pedestres Considerando-se uma Modelagem Probabilística do Caminhar Humano
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 11 / 10 / 2012
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Passarelas de pedestres com arquitetura moderna, esbeltas e leves são uma constante nos dias atuais, apresentando grandes vãos e novos materiais. Este arrojo arquitetônico tem gerado inúmeros problemas de vibrações excessivas, especialmente sobre passarelas mistas (aço-concreto). As normas e recomendações de projeto consideram, ainda, que as forças induzidas pelo caminhar humano são determinísticas. Todavia, o caminhar humano e as respectivas forças dinâmicas geradas apresentam comportamento randômico. Deste modo, o presente trabalho de pesquisa objetiva contribuir com os projetistas estruturais, a partir do emprego de uma abordagem probabilística para avaliação do estado limite de utilização deste tipo de estrutura, associado a vibrações excessivas que podem vir a causar desconforto humano. Para tal, utiliza-se como modelo estrutural uma passarela de pedestres mista (aço-concreto) construída no campus do Instituto de Traumatologia e Ortopedia (INTO), na cidade do Rio de Janeiro. Com base na utilização dos métodos probabilísticos, torna-se possível determinar a probabilidade dos valores das acelerações de pico da estrutura ultrapassarem ou não os critérios de conforto humano estabelecidos em normas e recomendações de projeto. Os resultados apontam para o fato de que os valores das acelerações de pico calculadas com base exclusivamente nos métodos determinísticos podem ser superestimados em algumas situações de projeto.

Título da Dissertação: Análise Dinâmica de Passarelas de Pedestres Mistas (Aço-Concreto) com Aberturas na Alma das Vigas de Aço
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Coorientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Coorientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 27 / 09 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Limitações de altura têm sido impostas sobre edificações por regulamentos de zoneamento urbano e aspectos econômicos e estéticos. Para proporcionar-se a passagem de tubulações de grande diâmetro sob vigas de aço, um pé-direito alto é normalmente requerido. Uma solução frequentemente utilizada em projeto diz respeito à abertura de furos na alma das vigas de aço para passagem das tubulações de serviço. Assim sendo, este trabalho de pesquisa objetiva a avaliação da resposta dinâmica de passarelas de pedestres, onde o projeto estrutural prevê aberturas na alma das vigas de aço. Objetiva-se verificar a influência das aberturas nas almas dessas vigas sobre a resposta dinâmica das passarelas. As ações dinâmicas representativas do caminhar dos pedestres são simuladas por meio de um modelo matemático que considera uma descrição espacial e temporal e, ainda, inclui o efeito do impacto do calcanhar humano. Os modelos estruturais investigados correspondem a passarelas mistas (aço-concreto) com 10m a 30m de extensão. São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos, por meio do programa Ansys. A resposta dinâmica das passarelas é obtida para duas situações distintas: vigas sem furo e vigas com abertura de furos na alma. Uma avaliação crítica sobre a resposta dinâmica das passarelas possibilita verificar a influência dos furos nas almas das vigas metálicas, mediante a obtenção das acelerações de pico, focando aspectos associados ao conforto humano, considerando-se comparações com normas e recomendações de projeto.

Título da Dissertação: Avaliação de Ligações K e T entre Perfis Estruturais Tubulares Circulares
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 15 / 08 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O difundido uso de perfis estruturais tubulares, principalmente devido às vantagens associadas ao comportamento estrutural e estético, levou a uma intensa utilização nos países da Europa, Sudeste Asiático, América do Norte e na Austrália. Países como Canadá, Inglaterra, Alemanha e Holanda fazem uso intensivo dessas estruturas e contam com uma produção corrente, industrializada e contínua com alto grau de desenvolvimento tecnológico. O aumento da oferta deste tipo de perfis, aliado a recentes pesquisas nesta área, leva o Brasil a se inserir neste cenário mundial. Entretanto, as normas brasileiras que regem o dimensionamento destes perfis ainda não se encontram atualizadas, principalmente no que tange ao dimensionamento de ligações de perfis tubulares. Considerando esta perspectiva, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “K” e “T” com perfis tubulares circulares (CHS). Propõe-se estabelecer um quadro comparativo entre as formulações analíticas de dimensionamento proposta pelo Eurocode 3 Parte 1.8, 2ª edição do guia de projeto de ligações tubulares do CIDECT, projeto de norma brasileira PN 02.125.03-004 e critérios de deformação limite. Para cada um dos tipos de ligações analisadas, desenvolveu-se um modelo em elementos finitos no programa Ansys, calibrado e validado com resultados experimentais e numéricos existentes na literatura. As não-linearidades física e geométrica foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente da ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bilinear. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado considerando-se a previsão de grandes deformações de forma a permitir a redistribuição de carregamento na ligação após o escoamento inicial. Esta dissertação propõe ainda, a modelagem de uma treliça planar constituída de perfis tubulares, objetivando estabelecer uma comparação entre um nó isolado e um nó da treliça planar.

Título da Dissertação: Comportamento dos Aterros que Compõem a Obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Orientador: Prof. Rogério Luiz Feijó
Defesa: 06 / 06 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O presente trabalho tem como objetivo a análise do comportamento dos aterros instrumentados que compõem a obra do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro. Os resultados da instrumentação de campo serão discutidos e retroanalisados, juntamente com dados disponíveis na literatura, buscando-se a definição de parâmetros confiáveis, representativos do comportamento da argila compressível da região em estudo. O Arco Metropolitano do Rio de Janeiro é uma rodovia projetada que servirá como ligação entre as 5 principais rodovias que cortam o município do Rio de Janeiro. Dada a magnitude da obra e a ocorrência de significativas espessuras de solo mole em alguns trechos da região, determinados aterros que compõem a rodovia foram instrumentados com placas de recalque e inclinômetros, instalados em diferentes estações de monitoramento, no intuito de avaliar os deslocamentos verticais e horizontais dos aterros durante o processo construtivo. De posse de parâmetros confiáveis, é realizada a simulação numérica do processo construtivo de um dos aterros, a partir do programa PLAXIS, de elementos finitos. Os resultados numéricos são confrontados com a instrumentação de campo (fornecida por placas de recalque) e com os resultados de previsões teóricas (teoria de adensamento unidimensional).Em projetos de aterros sobre solos compressíveis, a instrumentação geotécnica é de grande importância, pois permite acompanhar o desenvolvimento de todo o processo construtivo, e as deformações decorrentes da sobrecarga imposta pelo lançamento de camadas de aterro. A imposição de um carregamento sobre solos de alta compressibilidade e baixa resistência pode acarretar em grandes deformações ao longo do tempo, além de rupturas indesejáveis do solo de fundação. Os resultados mostraram que a modelagem numérica mostrou-se uma ferramenta adequada para a previsão dos recalques totais e tempos de adensamento. A definição de parâmetros representativos, com base em ensaios executados em amostras de boa qualidade, é o primeiro passo para a previsão coerente da evolução dos recalques com o tempo. A retroanálise do comportamento de aterros sobre solos moles permite a reavaliação das premissas de projeto, uma vez que as limitações das teorias de análise e a dificuldade na seleção de parâmetros, muitas vezes acarretam em estimativas de recalque incoerentes com as observações de campo.

Resumo

A Indústria da Construção Civil no Brasil, de modo geral e por várias décadas, pouco se preocupou com a redução de perdas em seu processo produtivo. Práticas antigas de gestão, tanto administrativas quanto de produção, ainda são empregadas, apesar do acirramento da competição empresarial no setor. Tais atitudes são responsáveis por grandes perdas no processo de produção, muito embora o destaque recaia apenas sobre a visão do desperdício com materiais empregados. Perdas são identificadas desde o processo de planejamento até à produção de empreendimentos. Diante disso, constata-se que há deficiências nos planejamentos global e da produção de obras, além da falta de organização de todo o processo como um todo. O trabalho, ora apresentado, realiza estudo a partir dessas evidências e, com base em revisão da literatura existente, propõe melhorias no processo de construção desde a fase de planejamento. Visando a redução das perdas na fase de produção é proposto a adoção de metodologia, já empregada pela indústria manufatureira, e que adaptada à construção civil vem apresentando melhorias ao processo. Para integrar essas duas etapas, planejamento e produção, busca-se no gerenciamento de projetos as ferramentas, técnicas e processos de gestão apropriados para o caso. Desse estudo é proposto um método ou modelo para auxiliar o planejamento da obra em suas diversas etapas, levando-se em conta os níveis hierárquicos da organização executora, visando a integração e efetiva participação de todos os envolvidos no processo. Pretende-se que o método funcione, também, como um verificador, ou check-list, de todas etapas a serem percorridas para o planejamento da construção predial, segundo a concepção da Produção Enxuta.

Título da Dissertação: Modelagem do Comportamento Dinâmico de Edifícios Mistos (Aço-Concreto) Submetidos à Ação do Vento
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Francisco José da Cunha Pires Soeiro
Co-orientador: Prof. Evandro da Silveira Goulart
Defesa: 04 / 05 / 2012
Fonte de Recursos: FAPERJ/CAPES

Resumo

Com base em um cenário econômico favorável combinado aos avanços tecnológicos das ciências dos materiais e processos de construção, nas últimas três décadas, as cidades brasileiras têm apresentado um crescimento substancial, no que diz respeito à construção de edifícios residenciais e comerciais de múltiplos andares. Atualmente, estes edifícios apresentam níveis de esbeltez elevados e têm sido construídos com estruturas cada vez mais ousadas e que englobam a experiência e o conhecimento dos engenheiros de estruturas. Como o principal objetivo dos projetistas está associado à concepção de estruturas mais leves, o projeto estrutural requer um conhecimento teórico substancial a fim de tornar compatíveis os requisitos arquitetônicos com as condições necessárias para a estabilidade. Assim sendo, o objetivo desta dissertação de mestrado é o de investigar o comportamento estrutural estático e dinâmico (linear e não linear) de um edifício misto (aço-concreto) de 20 pavimentos. Para tal, o estudo apresenta os resultados de análises estáticas e dinâmicas lineares e não lineares para ações de serviço. O comportamento estrutural do edifício, quando submetido às ações dinâmicas induzidas pelo vento, também foi investigado. Os resultados revelam que edifícios esbeltos merecem atenção especial, no que diz respeito à concepção do projeto estrutural, sendo que seu comportamento deve ser verificado através de metodologias completas que incluam análises do tipo estática e dinâmica (lineares e não lineares).

Título da Dissertação: Modelagem do Comportamento Estrutural de Sistemas Treliçados Espaciais para Escoramentos de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 03 / 05 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Atualmente, a utilização de estruturas treliçadas para o escoramento de elementos estruturais de concreto e aço é considerada por muitos engenheiros, uma solução necessária para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para o desenvolvimento e a produtividade na construção alheia a redução dos custos, tem seguramente provocado um aumento no uso de treliças com maior capacidade de carga sendo tão leves quanto às treliças convencionais. A definição das ações estáticas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados reais, os quais levam em conta os efeitos de resistência para carregamentos estáticos. A análise fundamenta-se na modelagem computacional dos sistemas estruturais, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do emprego do programa ANSYS. No presente modelo numérico-computacional, as estruturas em aço são simuladas por elementos finitos tridimensionais, onde são considerados os efeitos de flexão e torção. As análises realizadas são do tipo linear elástica e não linear geométrica e física. Os resultados obtidos são comparados com os limites recomendados em normas de projeto e sua utilização no mercado, no que tange aos carregamentos estáticos.

Título da Dissertação: Análise Numérica do Comportamento de Juntas entre Aduelas de Vigas Protendidas
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Co-orientador: Profa. Regina Helena Ferreira de Souza
Co-orientador: Prof. Evandro da Silveira Goulart
Defesa: 22 / 03 / 2012
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de aduelas de concreto, que constituem as vigas segmentadas em sistemas estruturais, de maneira especial pontes e viadutos, na engenharia civil. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. O comportamento destas vigas contrasta com a as clássicas vigas monolíticas em diversos aspectos pois, a estrutura é composta de partes de elementos de concreto pré moldado que após serem posicionados no local definitivo são protendidos. A protensão pode ser aderente ou não aderente. A principal vantagem deste sistema de construção é a rapidez e o alto controle de qualidade,por isso é largamente utilizado, havendo uma demanda de estudo de previsão do seu real comportamento. No presente trabalho , apresentamos um modelo em elementos finitos, para simular o comportamento de vigas compostas por aduelas com protensão aderente. Assim sendo, o objetivo desta investigação é o dar uma contribuição ao estudo do comportamento estrutural estático de vigas segmentadas atentando para o comportamento das juntas utilizando um programa comercial. Para o modelo são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos SAP2000. O modelo proposto é constituído de elementos de placa próprios para concreto para representar a viga, a protensão é introduzida por meio de barras bidimensionais que transferem as tensões ao longo de seu comprimento e as juntas são implementadas utilizando elementos de contato propostos pelo programa, chamados de link. A analise é bidimensional e considera os efeitos das perdas de protensão. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo de elementos de contato especialmente as características de deformação para esta ferramenta computacional. A definição dos parâmetros para o modelo foi feita com base em dados experimentais disponíveis na literatura. O modelo numérico foi calibrado e confrontado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Ligações Tubulares T e KT
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 01 / 03 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Os perfis tubulares sem costura são largamente utilizados em diversos países, porém, no Brasil, o uso desses perfis na construção civil era bastante limitado, restringindo-se praticamente a coberturas espaciais. Considerando uma nova realidade com o incremento do uso de perfis tubulares, este trabalho apresenta uma análise de ligações tipo “T” e “KT” com perfis tubulares retangulares (RHS) para a corda e perfis circulares (CHS) para o montante e diagonais, efetuada com base na norma europeia, Eurocode 3, Projeto de Norma Brasileira e no CIDECT através de um modelo em elementos finitos desenvolvido no programa Ansys. As não-linearidades físicas e geométricas foram incorporadas aos modelos, a fim de se mobilizar totalmente a capacidade resistente dessa ligação. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear de forma a exibir um comportamento elasto-plástico com um encruamento. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. Os resultados numéricos são avaliados para a ligações em estudo quanto aos modos de falha, a distribuição de tensões e a influência das relações geométricas entre as diagonais e montante circulares e o banzo retangular.Procedeu-se também no estudo de uma treliça com o intuito de comparar o dimensionamento e comportamento de um de seus nós com o nó isolado que foi avaliado de acordo com as prescrições de normas e com o critério de deformação limite. Para isso modelou-se a treliça com elementos de barra, e posteriormente com elementos de casca fazendo análise linear e não linear.

Título da Dissertação: Modelagem do Comportamento Estrutural Estático e Dinâmico de Lajes Nervuradas de Concreto Armado
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientadora: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Co-orientador: Prof. Francisco José da Cunha Pires Soeiro
Defesa: 30 / 01 / 2012
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Diversos pesquisadores têm estudado o comportamento e o emprego de lajes nervuradas de concreto armado em sistemas estruturais na engenharia civil que demonstrem viabilidade sob o ponto de vista técnico e econômico. Por esta razão, inúmeros trabalhos têm sido publicados nos últimos anos respaldados por testes experimentais e análises numéricas. Neste contexto, diversos tipos de sistemas estruturais de lajes nervuradas têm sido desenvolvidos. Assim sendo, o objetivo desta investigação é o de contribuir, no que tange ao estudo do comportamento estrutural estático e dinâmico de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil. Este trabalho de pesquisa objetiva também o estudo da resposta dinâmica de lajes nervuradas de concreto armado, sob o ponto de vista de conforto humano, especialmente quando essas estruturas encontram-se submetidas a atividades humanas rítmicas. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, que consideram grupos de indivíduos desenvolvendo atividades rítmicas correspondentes à ginástica aeróbica (atividade sincronizada). São empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa de elementos finitos ANSYS. No presente modelo computacional, as vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto armado são simuladas por elementos finitos de casca. Os resultados obtidos ao longo do estudo, em termos das acelerações de pico, são confrontados e comparados com os limites propostos por normas de projeto, sob o ponto de vista do conforto humano. Com base na análise dinâmica das lajes nervuradas investigadas foi possível verificar que as atividades humanas rítmicas podem vir a gerar valores de acelerações de pico elevados e que violam os critérios de conforto humano. Deste modo, foi observado que este tipo de estrutura pode atingir níveis elevados de vibração que podem comprometer o conforto dos usuários.

Título da Dissertação: Avaliação Teórica, Numérica e Probabilística de Fundações Rasas Tracionadas
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador: Prof. Marcus Peigas Pacheco
Co-orientadora: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Defesa: 21 / 12 / 2011
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Comparam-se nesta dissertação os resultados de provas de carga à tração em fundações rasas com resultados teóricos obtidos das teorias de capacidade de carga à tração da Universidade de Grenoble e com resultados de modelagem 2-D axisimétrica e 3-D por elementos finitos. Essas análises permitem estimar a probabilidade de ruína das fundações tracionadas para faixas amplas de valores dos parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo, fornecendo importantes subsídios para o projeto de fundações de torres de transmissão, que devem ser padronizadas em uma dada região sob condições geotécnicas e geológicas similares. Os estudos apresentados mostram boa confiabilidade das teorias da Universidade de Grenoble, que contemplam a simplicidade desejada às aplicações de cunho prático, com resultados satisfatórios em relação àqueles obtidos nos ensaios de tração. Por outro lado, as análises por elementos finitos mostram uma melhor consistência na avaliação probabilística obtida a partir de uma ampla faixa de variação dos parâmetros de resistência do solo. Atribui-se a melhor resposta da modelagem numérica à avaliação probabilística ao fato de o modelo teórico de Grenoble recomendar variações não suaves para a geometria das superfícies de ruptura, em função do ângulo de atrito, enquanto a variação dessas superfícies é estabelecida de forma automática e suave nas análises numéricas, em função da resistência e da rigidez do solo.

Título da Dissertação: Análise Dinâmica Não-linear de Pisos Mistos (Aço-Concreto) Submetidos a Ações Humanas Rítmicas
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 21 / 12 / 2011
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Atualmente, o crescimento dos problemas de vibrações excessivas sobre pisos mistos (aço-concreto) tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos estruturais submetidos à ação de atividades humanas rítmicas. Com base no desenvolvimento desta dissertação de mestrado, objetiva-se, principalmente, verificar a influência das ligações estruturais (ligações viga-viga), sobre a resposta dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) de edificações, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Deste modo, o carregamento dinâmico empregado para a simulação das atividades humanas sobre o modelo estrutural investigado foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. O modelo analisado nesta dissertação corresponde a um piso misto (aço-concreto) com uma área total de 1600m2 e consiste de um ambiente onde serão desenvolvidas atividades de ginástica aeróbica. O sistema estrutural é constituído por lajes de concreto armado apoiadas sobre vigas de aço, simulando o comportamento de um sistema estrutural misto (aço-concreto) com interação total. A metodologia de análise desenvolvida emprega técnicas usuais de discretização presentes no método dos elementos finitos, com base no emprego do programa ANSYS. A modelagem do sistema contempla ligações estruturais do tipo rígidas, semi-rígidas e flexíveis. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados por normas de projeto, baseando-se em critérios de conforto humano. As conclusões alcançadas ao longo deste trabalho de pesquisa revelam que as ligações estruturais do tipo viga-viga não apresentam influência significativa, no que diz respeito a resposta dinâmica não-linear da estrutura. Por outro lado, as acelerações de pico obtidas com base na análise dinâmica não-linear apresentam valores elevados indicando que o piso misto (aço-concreto) investigado apresenta problemas de vibração excessiva inerentes ao conforto humano.

Título da Dissertação: Uso de Neuro-Fuzzy na Avaliação da Suscetibilidade de Escorregamento de Taludes
Linha de Pesquisa: Aplicações de Inteligência Computacional na Área de Estruturas e Fundações
Orientadora: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Co-orientador: Prof. Luiz Biondi Neto
Defesa: 20 / 12 / 2011
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

O presente trabalho apresenta uma aplicação de Inteligência Computacional na área de Geotecnia, com a utilização da Técnica de Neuro-Fuzzy para indicar a suscetibilidade de escorregamento de taludes no município do Rio de Janeiro. Neste trabalho, a suscetibilidade corresponde à possibilidade de ocorrência de escorregamento sem considerar os danos relacionados ao evento. A metodologia utilizada consistiu em, inicialmente, montar um banco de dados com informações preliminares de análise de estabilidade, com a indicação dos condicionantes de escorregamentos relacionados à geomorfologia, pluviosidade, capacidade de drenagem, vegetação e ocupação, com seus respectivos graus de suscetibilidades de escorregamento obtidos em um conjunto de Laudos de Vistoria da Geo Rio. O banco de dados foi aplicado em um algoritmo de Neuro-Fuzzy. Diversos testes foram realizados com as alterações dos parâmetros do modelo Neuro-Fuzzy para uma combinação de fatores condicionantes de escorregamento. Os resultados dos testes comprovam que o escorregamento ocorre por uma complexa correlação entre diversos fatores condicionantes, em razão da diminuição do erro fornecido pelo programa com o aumento de tipos de condicionantes de escorregamento utilizados no treinamento. As suscetibilidades obtidas tiveram seus valores próximos aos desejados somente nos conjuntos de variáveis utilizadas para o treinamento. O modelo não foi capaz de apresentar valores de suscetibilidades dentro da faixa de valores utilizados no treinamento para combinação de variáveis com pequenos ruídos, o que sugere a necessidade de ampliar o banco de dados qualitativamente de modo a cobrir os gaps apresentados nas relações entre as variáveis.

Resumo

A compreensão da estabilidade de taludes naturais tem sido há muitos anos objeto de interesse da engenharia, especialmente da geotécnica. Mais que os taludes artificiais, as encostas desafiam a engenharia a todo o momento, devido a freqüente perda de estabilidade que acabam no noticiário popular como causa de perdas de vidas humanas e perdas materiais. Importantes avanços no entendimento sobre estabilidade de taludes tem como valiosa ferramenta as informações obtidas a partir de escorregamentos. Evidencia disso é o fato dos primeiros métodos de cálculo de estabilidade por fatias ter surgido após um acidente na Noruega. Atualmente ainda é muito comum a aplicação dos métodos de cálculo de estabilidade desenvolvidos no século passado, que apesar de eficientes, trazem consigo diversas simplificações e limitações. Entre as limitações desses métodos estão as análises em duas dimensões, e a falta de abrangência dos métodos ao campo dos solos não saturados, muito comuns nas encostas, principalmente da Serra do Mar, onde as espessuras das camadas de solo são finas. O desenvolvimento de ferramentas computacionais a partir de meados do século passado tem tornado a execução dos cálculos por Equilíbrio Limite mais eficientes e ágeis. Ainda assim, a análises permanecem com as limitações das teorias clássicas. As retro análises desenvolvidas por Equilíbrio Limite não conseguem representar claramente o desenvolvimento do mecanismo de ruptura, limitando a compreensão do fenômeno a geração de uma superfície de ruptura e o fator de segurança associado a essa superfície. Na década dos anos de 1960 surgiram os programas computacionais com base em métodos numéricos, que dentre outros, destaca-se na geotécnica, o Método dos Elementos Finitos (MEF). O Método de Elementos Finitos apresenta boa aplicabilidade na geotécnica por ser baseado na discretização do plano, normalmente utilizado para representar as camadas de solo. Apesar dos métodos numéricos apresentarem respostas aproximadas, as ferramentas computacionais baseadas nesses métodos oferecem vantagens em relação àquelas baseadas no tradicional método de Equilíbrio Limite (EL), uma vez que, representam melhor o comportamento do solo, suas deformações, distribuição de tensões e comportamento de fluxo d`água. A utilização dessas ferramentas podem auxiliar, com certa facilidade, no entendimento da evolução de certos escorregamentos e suas características, sem que seja necessário um evento desses acontecer de fato, colaborando para a prevenção e remediação dos seus efeitos. Esse trabalho estuda a influência da sucção na estabilidade de encostas naturais. Foi realizada uma retro análise de um evento histórico, o escorregamento do Morro dos Cabritos, no Rio de Janeiro, estudado em 1994 por Gerscovich. NA época Gerscovich fez uma análise de fluxo e estabilidade em 3D por Equilíbrio Limite, utilizando uma adaptação para solos não saturados no programa Clara. Nesse trabalho foram adotados os parâmetros encontrados por Gerscovich, para aplicação em um modelo elasto plástico em 2D. A simulação foi realizada utilizando o programa Plaxis v8 e Slide V5.

Título da Dissertação: Modelagem do Comportamento Dinâmico de Passarelas Tubulares em Aço e Mistas (Aço-Concreto).
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 09 / 12 / 2011
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A experiência e o conhecimento dos engenheiros estruturais aliados ao emprego de novos materiais, tecnologias e processos construtivos têm conduzido ao projeto de passarelas tubulares em aço e mistas (aço-concreto) bastante arrojados. Este fato tem gerado estruturas de passarelas esbeltas e, consequentemente, os estados de limites associados a este tipo de estrutura têm sido modificados. Uma consequência direta desta tendência de projeto é o aumento considerável do problema de vibrações em passareas de pedestres. Considerando-se todos estes aspectos e diante da relevância do tema, esta dissertação de mestrado apresenta como objetivo principal a modelagem numérica do comportamento dinâmico de passarelas tubulares em aço e mistas (aço-concreto). Para tal, o sistema estrutural estudado corresponde a uma estrutura real, existente na cidade do Rio de Janeiro, sendo composta por três vãos (32,5m, 17,5m e 20,0m, respectivamente) e dois balanços (7,50m e 5,0m, respectivamente), apresentando um comprimento total de 82,5m. A passarela é composta por uma estrutura tubular de aço (treliças metálicas) e lajes de concreto, formando um sistema misto com interação completa. O modelo estrutural é submetido correntemente à travessia de pedestres e ciclistas. Testes experimentais foram realizados sobre o modelo estrutural e confrontados com resultados numéricos obtidos nesta investigação. Para a modelagem numérica do sistema são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Com base na metodologia de análise desenvolvida, a partir da obtenção dos resultados experimentais e numéricos, a resposta dinâmica da passarela, em termos das frequências naturais e acelerações de pico, é comparada com os valores limites propostos por normas e recomendações de projeto, objetivando uma avaliação do desempenho da estrutura, no que diz respeito ao problema de vibrações oriundo do caminhar dos pedestres. As conclusões alcançadas ao longo deste trabalho de pesquisa revelam que as acelerações máximas obtidas na análise (acelerações de pico), apresentam valores elevados indicando que a passarela tubular investigada apresenta problemas relacionados com o conforto humano.

Título da Dissertação: Avaliação Numérica de Estabilidade Lateral de Vigas Casteladas.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 10 / 11 / 2011
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Restrições de espaço e altura são frequentemente impostas às edificações residenciais, comerciais, industriais, depósitos e galpões com um ou diversos pavimentos em função de aspectos de regulamentos regionais, técnicos, econômicos ou ainda de natureza estética. Afim de proporcionar a passagem de tubulações e dutos de grande diâmetro sob vigas de aço, grandes alturas são normalmente requeridas, demandando por vezes, magnitudes de altura inviáveis entre pavimentos de edificações. Diversas soluções estruturais podem ser utilizadas para equacionar tais obstáculos, onde dentre outras, pode-se citar as vigas com inércia variável, stub-girders, treliças mistas, vigas misuladas e vigas com uma ou múltiplas aberturas na alma com geometrias variadas. No que tange às vigas casteladas, solução estrutural pautada neste estudo, a estabilidade é sempre um motivo de preocupação tipicamente durante a construção quando os contraventamentos laterais ainda não estão instalados. De qualquer forma, o comprimento destravado em geral alcançado pelos vãos destas vigas, são longos o suficiente para que a instabilidade ocorra. Todavia, o acréscimo substancial da resistência à flexão de tais membros devido ao aumento da altura oriundo de seu processo fabril em relação ao perfil matriz, aliada a economia de material e utilidade fim de serviço, garante a atratividade no aproveitamento destas, para grandes vãos junto aos projetistas. Não obstante, este aumento proporcional no comprimento dos vãos faz com que a instabilidade lateral ganhe importância especial. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo numérico que permita a realização de uma avaliação paramétrica a partir da calibração do modelo com resultados experimentais, efetuar a análise do comportamento de vigas casteladas e verificar seus mecanismos de falha, considerando comportamento elasto-plástico, além das não-linearidades geométricas. Também é objetivo deste trabalho, avaliar, quantificar e determinar a influência das diferenças geométricas características das vigas casteladas em relação às vigas maciças com as mesmas dimensões, analisando e descrevendo o comportamento estrutural destas vigas de aço para diversos comprimentos de vãos. A metodologia empregada para tal estudo baseou-se em uma análise paramétrica com o auxílio do método numérico dos elementos finitos.

Título da Dissertação: Avaliação Numérica de Ensaios Push-out com Conectores de Cisalhamento tipo Pino e Perfobond.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 26 / 08 / 2011
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Recentemente a utilização de estruturas mistas, aço concreto, vem ganhando espaço nas construções. Isso deve-se principalmente a economia de tempo em sua execução. Além disto, nesta solução a utilização do aço e do concreto otimiza as características estruturais de seus elementos: a resistência a tração do aço e a compressão do concreto. A transferência dos esforços entre os dois materiais possui grande influência no desempenho de uma estrutura mista, sendo comum a utilização de conectores de cisalhamento na região da interface entre estes dois materiais. O Eurocode 4 define um ensaio experimental denominado push-out de modo a determinar as resistência e ductilidade de conectores de cisalhamento. Seu desempenho é influenciado pelas resistência do concreto a compressão, as dimensões e taxa de armadura da laje de concreto, dimensões do perfil de aço, a disposição e a geometria dos conectores e pelas características dos aços utilizados no conector, no perfil e nas barras de reforço. Nota-se com isso uma grande quantidade de variáveis que influenciam o ensaio. Assim, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo em elementos finitos com base no programa Ansys para simulação de ensaios push-out. Os resultados numéricos apresentados neste trabalho foram calibrados com resultados obtidos em ensaios experimentais existentes na literatura de ensaios pus-out para conectores do tipo pino com cabeça (stud) e conectores tipo perfobond. Estes último apresentam elevada resistência sendo influenciados por inúmeros fatores como: número e diâmetro dos furos no conector e a inclusão ou não de barras de reforço extras nestes furos.

Título da Dissertação: Análise Experimental Dinâmica de uma Passarela Tubular Mista (Aço-Concreto) Submetida ao Caminhar Humano.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 19 / 07 / 2011
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Este trabalho de pesquisa apresenta como objetivo principal o desenvolvimento de uma investigação experimental dinâmica realizada sobre uma passarela tubular mista (aço-concreto). A passarela estudada corresponde a um modelo estrutural real, existente na cidade do Rio de Janeiro, sendo constituída por três vãos (32,5m, 17,5m e 20,0m, respectivamente) e dois balanços (7,50m e 5,0m, respectivamente), apresentando um comprimento total de 82,5m. A estrutura é composta por uma estrutura tubular de aço (treliças metálicas) e lajes de concreto, formando um sistema misto com interação completa. O modelo estrutural é submetido correntemente à travessia de pedestres e ciclistas. Testes experimentais foram realizados sobre o modelo estrutural e confrontados com resultados numéricos. Para a modelagem numérica do sistema são empregadas técnicas usuais de discretização, via método dos elementos finitos (MEF), por meio do programa ANSYS. Com base na metodologia de análise desenvolvida, a partir da obtenção dos resultados experimentais, a resposta dinâmica da passarela, em termos das acelerações de pico, é comparada com os valores limites propostos por normas e recomendações de projeto, objetivando uma avaliação do desempenho da estrutura, no que diz respeito ao problema de vibrações oriundo do caminhar dos pedestres.

Título da Dissertação: Ligação de Materiais Novos e Velhos em Estruturas Recuperadas de Concreto.
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Co-orientador: Profa. Regina Helena Ferreira de Souza
Defesa: 25 / 03 / 2011
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Assim como em outras áreas do conhecimento a construção civil vem evoluindo ao longo dos anos. Grandes investimentos e elevadas taxas de demandas por novos projetos requerem uma maior velocidade na consolidação de obras. Neste cenário, ficam precários os estudos e pesquisas que avaliam a capacidade de novas tecnologias. Na área do concreto e estruturas de concreto armado, depara-se a associação de técnicas consolidadas à métodos inovadores. A utilização de polímeros como material de construção, como é o caso dos aditivos para concreto, dos tubos e conexões, das esquadrias e como adesivos, utilizados em ligações de aduelas de pontes, associados a fibras de vidro ou carbono para reforços estruturais e para fixação de armaduras ou conectores no caso de reparação de estruturas, oferecendo uma solidarização eficiente entre elementos estruturais. O presente trabalho visa avaliar uma pequena parcela de aplicação de materiais poliméricos, principalmente quanto a sua característica de aderência e colagem de barras de aço ao concreto. O desenvolvimento do estudo ocorreu sobre uma perspectiva de ensaios laboratoriais de arrancamento de barras coladas com resina epóxi em blocos de concreto, sendo estes resultados comparados com barras de aço concretadas em blocos de concreto. Desse modo o principal fator de comparação seria a tensão de aderência desenvolvida na área de contato da barra com o substrato. Alguns parâmetros foram inseridos para uma abordagem de maior amplitude, tais como variação do diâmetro da barra (f = 10,0mm; f = 12,5mm e f = 16,0mm), do comprimento de ancoragem (múltiplos do diâmetro, sendo 5f e 7,5f) e da espessura da resina (1mm, 2mm e 3mm). De forma complementar procedeu-se ao ensaio de vigas bi-apoiadas submetidas à flexão visando representar o comportamento de uma recuperação/reforço estrutural aplicado em escala. Para avaliar o comportamento destas vigas, foram ensaiados dois espécimes, uma viga padrão concretada de uma única vez e outra submetida a um reparo estrutural, onde possuía a armadura inferior inserida posteriormente à concretagem inicial, colada com resina epóxi nas extremidades da viga.

Título da Dissertação: Análise Dinâmica de Plataformas de Aço para Produção de Petróleo com Base na Consideração do Efeito da Interação Solo-Estrutura.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Profa. Ana cristina Castro Fontenla Sieira
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 22 / 10 / 2010
Fonte de Recursos: CAPES (somente fase de créditos)

Resumo

Atualmente, as tendências competitivas do mercado mundial, têm forçado os engenheiros estruturais a desenvolver soluções de projeto que acarretem em menor peso e custo de execução. Uma consequência direta desta nova tendência de projeto é o aumento considerável de problemas relacionados a vibrações de piso indesejadas. Por esta razão, os sistemas estruturais de pisos podem tornar-se vulneráveis a vibrações excessivas, como por exemplo, aquelas induzidas por equipamentos mecânicos (máquinas rotativas). Deste modo, este trabalho objetiva investigar o comportamento dinâmico de uma plataforma de aço para produção de petróleo, localizada na bacia de Santos (campo de Merluza), São Paulo, Brasil. Para tal, investiga-se a influência das ações dinâmicas oriundas dos equipamentos mecânicos localizados sobre os decks metálicos da plataforma. A resposta dinâmica do modelo estrutural foi determinada através de um extenso estudo numérico, a partir da análise de suas frequências naturais, deslocamentos, velocidades e acelerações de pico. Nesta investigação, as cargas dinâmicas provenientes dos equipamentos mecânicos (máquinas rotativas) foram aplicadas sobre o piso metálico do sistema estrutural. Com base obtenção da resposta dinâmica da estrutura (deslocamentos, velocidades e acelerações), foi possível avaliar a performance do modelo estrutural em termos de critérios de conforto humano e das tolerâncias máximas referentes aos equipamentos mecânicos, de acordo com normas e recomendações de projeto.

Título da Dissertação: Planejamento de Atividades da Construção Predial Visando a Redução de Perdas de Processo na Ótica da Construção Enxuta.
Linha de Pesquisa: Construção Enxuta
Orientador: Prof. Cyro Alves Borges Junior
Co-orientador: Prof. Ricardo Miyashita
Defesa: 30 / 06 / 2010
Fonte de Recursos: FAPERJ (somente fase de créditos)

Resumo

Adaptada dos conceitos da produção enxuta, a construção enxuta é uma filosofia de gestão da produção voltada à construção civil. Dos cinco princípios enxutos em que se baseia, o que mais tem se estudado desde a publicação do Relatório Técnico n°72 – Aplicação da Nova Filosofia de Produção à Construção (publicado pelo CIEE – Center for Integrated Facility Engineering, ligado à Universidade de Stanford, EUA) é o Fluxo Contínuo. A idéia de manter o fluxo contínuo está diretamente ligada à continuidade da produtividade, ou seja, manter a produtividade em uma taxa constante. Aplicar o conceito enxuto de fluxo contínuo através da manutenção das taxas de produtividade significa gerenciar o empreendimento de modo que a execução das atividades se mantenha de acordo com os parâmetros estabelecidos durante a fase de planejamento. Por meio de ferramentas enxutas de gerenciamento é feita a simulação em Excel de três atividades pertencentes ao processo de execução de lajes prediais de edifícios construídos em estruturas metálicas: steel deck, armação e concretagem. A elaboração da planilha possibilita a avaliação das perdas ocorridas durante a execução das atividades sob a ótica do conceito de atrasos e esperas. A soma destas perdas resulta ainda em dois efeitos distintos considerados como perdas acumuladas e perdas compensadas, proporcionando ao gerente do empreendimento dados consistentes para traçar estratégicas para eliminação do desperdício ou uma antevisão dos desperdícios que podem estar associados à execução das atividades se estas forem mal planejadas.

Título da Dissertação: Contribuição ao Estudo do Efeito Tridimensional de Instalação e de Grupo em Estacas Cravadas em Areias.
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Co-orientador: Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 19 / 03 / 2010
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O efeito de instalação de estacas cravadas em areia, que promove um aumento da compacidade do solo e de seus parâmetros de resistência e deformabilidade, é analisado nesta dissertação em conjunto com o efeito de grupo. O procedimento estabelecido objetiva quantificar a melhoria após a instalação de um grupo de estacas e foi desenvolvido nesta pesquisa a partir da contribuição de Alves (1998). Para a utilização deste procedimento, foram propostas correlações do módulo de Young do solo em função da resistência à penetração NSPT (ou da resistência à penetração normalizada N60), a partir de um banco de dados obtido da literatura, visando não apenas as aplicações implementadas neste estudo, como também nortear futuras aplicações práticas. Na análise de casos documentados da literatura, foi utilizado o programa Plaxis 3D Foundation. Inicialmente foi procedida a calibração do programa através da reprodução de um caso de instrumentação de um grupo de estacas na argila rija de Londres, muito bem documentado por Cooke et al. (1980). Os resultados das simulações, com parâmetros do solo obtidos da literatura, se ajustaram muito bem aos resultados experimentais, seja nos valores de recalque, seja nos diagramas de transferência de carga. Posteriormente, a melhoria do solo por efeito da instalação foi estimada, através do procedimento estabelecido nesta dissertação, baseado em Alves (1998), a partir das características iniciais do solo antes da instalação de um grupo de estacas em modelo reduzido em solo arenoso. Obtidos os parâmetros melhorados previstos para o solo após a instalação, estes foram aplicados a um grupo de 9 estacas, para diferentes espaçamentos relativos, como dados de entrada no programa Plaxis. A comparação dos resultados experimentais com aqueles simulados numericamente sinaliza para o potencial tanto do programa Plaxis, na reprodução do comportamento do conjunto, como do modelo de Alves (1998), que norteou o procedimento proposto nesta pesquisa. O fator de escala, ressaltado na dissertação, bem como outros aspectos relevantes observados nas análises realizadas, são propostos como temas futuros a serem investigados na continuidade desta linha de pesquisa.

Título da Dissertação: Avaliação e Proposições Matemáticas para Interpretação do Comportamento de Solos Residuais Não-Saturados.
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador: Prof. Denise Maria Soares Gerscovich
Co-orientador: Prof. Francisco José da Cunha Pires Soeiro
Defesa: 04 / 02 / 2010
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais, técnicos experientes, etc. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c` e ?`. Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; e Fredlund e Xing, 1994) para vinte e uma amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Leroueil e Camapum (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influenciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg e Sällfors (1997), Vanapalli et al (1996), Vilar (2007) e Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influenciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos.

Resumo

Sistemas estruturais em suas variadas aplicações incluindo-se veículos espaciais, automóveis e estruturas de engenharia civil tais como prédios, pontes e plataformas ‘off-shore’, acumulam dano durante suas vidas úteis. Em muitas situações, tal dano pode não ser visualmente observado. Do ponto de vista da segurança e da performance da estrutura, é desejável monitorar esta possível ocorrência, localizá-la e quantificá-la. Métodos de identificação de sistemas, que em geral, são classificados numa categoria de Técnicas de Avaliação Não-Destrutivas, podem ser utilizados para esta finalidade. Usando dados experimentais tais como modos de vibração e deslocamentos estáticos, e um modelo analítico estrutural, parâmetros da estrutura são identificados. As propriedades estruturais do modelo analítico são modificadas de modo a minimizar a diferença entre os dados obtidos por aquele modelo e a resposta medida. Isto poder ser definido como um problema inverso onde os parâmetros da estrutura são identificados. Neste trabalho, um reduzido número de deslocamentos estáticos e modos de vibração foram usados como resposta experimental. Para o problema de identificação de dano, foi utilizado o modelo analítico da estrutura em elementos finitos. O dano será representado por uma redução das propriedades elásticas da estrutura. O problema inverso, descrito acima, foi resolvido usando métodos globais de otimização devido à provável presença de inúmeros mínimos locais e a não convexidade do espaço de projeto. Neste trabalho o método Evolução Diferencial (Differential Evolution, DE) foi utilizado como ferramenta principal de otimização. Trata-se de uma meta-heurística inspirada numa população de soluções sucessivamente atualizada por operações aritméticas como mutações, recombinações e critérios de seleção dos melhores indivíduos até que um critério de convergência seja alcançado. O método de otimização global foi desenvolvido como uma heurística para minimizar funções não diferenciáveis e foi aplicado a estruturas simples de treliças com diferentes níveis de danos.

Título da Dissertação: Análise de Fadiga em Pontes Rodoviárias de Concreto Armado.
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas (Aço-Concreto)
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 21 / 08 / 2009
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

As pontes rodoviárias de concreto armado estão sujeitas às ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos sobre o tabuleiro. Estas ações dinâmicas podem gerar a nucleação das fraturas ou mesmo a sua propagação na estrutura. A correta consideração desses aspectos objetivou o desenvolvimento de um estudo, objetivando avaliar os esforços do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro. As técnicas para a contagem de ciclos de esforços e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através das curvas S-N de diversas normas estudadas. A ponte rodoviária investigada é constituída por quatro vigas longitudinais, três transversinas e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base no emprego de técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. O modelo estrutural da obra de arte rodoviária estudada foi simulado com base no emprego de elementos finitos sólidos tridimensionais. Os veículos são representados a partir de sistemas “massa-mola-amortecedor”. O tráfego dessas viaturas é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro da ponte. As conclusões deste trabalho versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes rodoviárias de concreto armado submetidas às ações dinâmicas provenientes do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro.

Título da Dissertação: Modelagem Numérica de Elementos Tracionados em Aço Inoxidável com Parafusos Defasados.
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 18 / 08 / 2009
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução extravagante para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são em grande parte baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta uma curva tensão versus deformação completamente não-linear sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Um passo importante para aumentar a compreensão e o uso do aço inoxidável em sistemas estruturas foi o desenvolvimento e posterior publicação das normas de projeto, inclusive regulamentos europeus. Entretanto, tendo em vista que estas normas representaram uma primeira consideração sobre a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais, um fator importante no desenvolvimento das mesmas foi assegurar que um projetista familiarizado com estruturas em aço carbono pudessem fazer uma transição direta para o projeto estrutural usando-se o aço inoxidável. Em elementos estruturais submetidos a tensões normais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável, esta dissertação apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e a não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório apresentando uma boa concordância entre os mesmos.

Título da Dissertação: Pontes em Estruturas Segmentadas Pré-moldadas Protendidas: Análise e Contribuições ao Gerenciamento do Processo Construtivo.
Linha de Pesquisa: Métodos Industriais Avançados no Processo Construtivo
Orientador: Prof. Cyro Alves Borges Junior
Co-orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 14 / 08 / 2009
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Este trabalho tem por objetivo contribuir para a melhoria do gerenciamento do processo construtivo de execução de pontes e viadutos em estruturas segmentadas pré-moldadas protendidas, construídas em balanços sucessivos, com base em uma análise das metodologias adotadas e verificando a viabilidade de implantação de um modelo nos processos de gestão que utilizam métodos industriais para execução de obras de arte especiais. A partir da revisão da literatura técnica disponível e tomando como referência os métodos construtivos utilizados em dois canteiros de obras distintos, analisa-se a metodologia de gerenciamento construtivo adotada visando ao aperfeiçoamento do processo de fabricação e montagem, e consequente redução dos custos, desperdícios e prazos. Dentre os vários aspectos observados, ressalta-se a importância de se utilizar uma ferramenta de gerenciamento de projeto nas obras de pontes pré-moldadas, por se mostrarem um processo industrializado, repetitivo e com funcionamento similar a uma unidade fabril. Neste contexto, esta pesquisa visa fornecer subsídios para que se possam estabelecer diretrizes para uma melhor integração projeto-obra e conseqüente melhoria da execução nos canteiros de obras.

Título da Dissertação: Modelagem Numérica de Ligações Viga-Coluna em Aço Sob Momento Fletor e Força Normal
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 14 / 08 / 2009
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

As ligações viga-coluna existentes em estruturas de aço, estão geralmente sujeitas a uma combinação de momento fletor e esforço axial onde este último, pode, em alguns casos, ser significativo. Esta situação ocorre em ligações de pórticos com vigas inclinadas, ligações de pórticos não-contraventados entre outras. Os regulamentos atuais, que contemplam o dimensionamento de ligações semi-rígidas em estruturas de aço, não consideram a presença de esforço axial (tração e/ou compressão). Por outro lado, uma limitação empírica de 5% do esforço axial de plastificação da seção é a única condição imposta pelo Eurocode 3. Nos casos onde o nível de esforço axial atuante é inferior a este limite, o esforço axial pode ser desprezado no dimensionamento da ligação. No entanto, os princípios do método das componentes, proposto pelo Eurocode 3, contemplam esta situação visto que qualquer componente pode ser caracterizada, independentemente do tipo de carregamento aplicado à ligação. Neste contexto, esta dissertação apresenta a análise numérica de ligações viga-coluna sujeitas a momento fletor e força normal com base no método dos elementos finitos através do programa Ansys. Foram consideradas três situações: i) aplicação apenas de momento fletor para comparação com o comportamento previsto pelo Eurocode 3; ii) aplicação de esforços de flexão e compressão na ligação e iii) aplicação de esforços de flexão e tração na ligação. As não-linearidades de material e geométrica foram consideradas no modelo numérico que contemplou a utilização de elementos sólidos na modelação dos elementos metálicos e elementos de contacto entre chapas. Os resultados foram comparados com os obtidos experimentalmente.

Título da Dissertação: Estudo do Conforto Humano em Pisos Mistos (Aço-Concreto) Submetidos a Ações Humanas Rítmicas
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 10 / 08 / 2009
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Este trabalho de pesquisa objetiva o estudo do comportamento dinâmico de pisos mistos (aço-concreto), em edificações de andares múltiplos, sob o ponto de vista de conforto humano, quando essas estruturas encontram-se submetidas às atividades rítmicas provenientes dos seres humanos. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, com os indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas associadas à ginástica aeróbica e saltos à vontade. Os modelos estruturais investigados baseiam-se em edificações mistas de andares múltiplos. O sistema estrutural é do tipo misto (aço-concreto), composto por vigas de aço em seção do tipo “I” e laje de concreto armado. A análise fundamenta-se na modelagem computacional dos sistemas estruturais, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do emprego do programa ANSYS. Uma análise paramétrica foi desenvolvida sobre três modelos estruturais, com dois, três e quatro pavimentos. Os valores das acelerações máximas encontradas na análise são confrontados e comparados com os limites propostos por recomendações internacionais. Os resultados obtidos mostram que os limites recomendados em diversas normas de projeto foram ultrapassados. Esses resultados demonstram que atividades rítmicas oriundas dos seres humanos podem gerar acelerações de pico elevadas, violando critérios de projeto, no que concerne ao conforto humano. Foi observado também que estas ações dinâmicas podem comprometer o conforto humano em pisos adjacentes, próximos do local onde a carga dinâmica está sendo efetivamente aplicada.

Título da Dissertação: Modelo Analítico e Numérico para Simulação de Ensaios de Arrancamento de Geotêxteis
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Co-orientador: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 29 / 05 / 2009
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Um aspecto particular no dimensionamento de maciços reforçados com geossintéticos consiste na análise da estabilidade interna. A ruptura interna pode ocorrer quando as solicitações impostas ao elemento de reforço superam a resistência à tração, ou quando ocorre o arrancamento do reforço da massa de solo, por ancoragem insuficiente. A distribuição das deformações e das tensões ao longo do comprimento enterrado do reforço não é uniforme, e este aspecto não é considerado no dimensionamento. Desta forma, modelos analíticos e numéricos aparecem como alternativas capazes de reduzir incertezas no dimensionamento de maciços reforçados, permitindo a adoção de soluções menos conservativas. O presente trabalho propõe um modelo analítico para a reprodução do mecanismo de transferência de esforços e deslocamentos ao longo do comprimento de geotêxteis sob condição de arrancamento, e apresenta a modelagem numérica de ensaios de arrancamento, fazendo uso do programa Plaxis, de elementos finitos. A partir dos resultados de um extenso programa experimental de ensaios de arrancamento instrumentados, em geotêxteis (Espinoza, 2000), os modelos analítico e numérico foram validados e discutidos. Posteriormente, apresenta-se a simulação de um ensaio de arrancamento hipotético fazendo uso de ambos os modelos. Os resultados sugerem que os modelos analítico e numérico foram adequados na previsão dos esforços, deformações e deslocamentos ao longo do comprimento de geotêxteis em solicitações de arrancamento. Observou-se um melhor ajuste entre as previsões do modelo analítico e os resultados experimentais, justificado pela adoção do modelo não linear para o elemento geotêxtil. A distribuição de esforços e deslocamentos ao longo de geotêxteis é complexa, e a boa concordância dos modelos com os resultados experimentais reforça a potencialidade dos modelos para uso futuro.

Título da Dissertação: Verificação à Fadiga de Pontes Rodoviárias Mistas (Aço-Concreto)
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 06 / 03 / 2009
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

As pontes rodoviárias mistas (aço-concreto) estão sujeitadas à ações dinâmicas variáveis, por exemplo, devido ao tráfego dos veículos sobre a superfície irregular do pavimento. Estas ações dinâmicas podem gerar a nucleação de fraturas ou mesmo a sua propagação sobre a estrutura. A correta consideração desses aspectos objetivou o desenvolvimento de uma metodologia de análise, com o objetivo de avaliar os níveis dos esforços e tensões oriundos do tráfego dos veículos sobre a superfície irregular do pavimento, e, bem como, proceder uma verificação à fadiga de obras de arte rodoviárias em aço e mistas (aço-concreto). Para tal, as técnicas para a contagem de ciclos de tensão e, bem como, a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através de curvas do tipo S-N, associadas a diversas normas de projeto. A ponte rodoviária mista (aço-concreto) investigada neste estudo é constituída por quatro vigas de aço longitudinais e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo numérico-computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base em técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. Simulam-se as almas das vigas de aço e as lajes de concreto do tabuleiro através de elementos finitos de casca. As mesas dessas vigas, transversinas e os enrijecedores são modelados por elementos de viga tridimensionais. Os veículos são representados a partir de sistemas “massa-mola-amortecedor”. O tráfego dessas viaturas é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As conclusões da presente investigação versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes mistas (aço-concreto).

Título da Dissertação: A Influência da Compacidade das Areias nas Correlações entre os Ensaios de Cone e o SPT
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Co-orientador: Prof. Fernando Artur Brasil Danziger
Defesa: 16 / 02 / 2009
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Nesta pesquisa são estabelecidas correlações entre os resultados de ensaios de piezocone e de SPT em areias, para diferentes faixas de compacidade. A proposta se fundamenta em experiência com o ensaio de piezocone, que ocorre quase sempre nas areias em condições drenadas. A realização do SPT se dá a maiores velocidades, em condição parcialmente drenada. Os resultados confirmam diferentes correlações para diferentes compacidades. Verificou-se que o valor 6 da relação qc /NSPT para areias, indicado por Danziger e Velloso (1986, 1995), independentemente da compacidade, é consistente com a média da faixa indicada nesta dissertação. Considerando-se as diferentes faixas de compacidade os valores encontrados de qc / NSPT foram de 11, 8, 6 e 5, respectivamente para areias fofas, pouco compactas, medianamente compactas e compactas. Tais resultados têm repercussão no projeto de fundações, em que métodos de projeto utilizam correlações entre os resultados de SPT e CPT. Enquanto nas correlações tradicionais os valores de qc/NSPT são função apenas da granulometria, os resultados apresentados mostram que a compacidade relativa tem importância fundamental, devendo ser também considerada. Em relação à razão de atrito, não se observou tendência de variação com a compacidade, conforme esperado, pois tanto fs como qc são obtidos do cone. Os resultados obtidos com os dados de Palacios (1977), com a remoção do liner, bem como a comparação entre os valores da força resistente à penetração do amostrador, a partir da interpretação de Schmertmann (1979) e Aoki et al (2004), sinalizam para o não embuchamento do amostrador quando da sua penetração em areias.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Elementos em Aço Inoxidável
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 19 / 11 / 2008
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais ainda é por muitos engenheiros e arquitetos, considerada uma solução extravagante para os problemas da engenharia. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento no uso do aço inoxidável. A maioria das normas de projeto de aço inoxidável atuais ainda são baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas tensão versus deformação não-lineares sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos (tração e compressão, paralela e perpendicular a direção de laminação), modificando assim, seu o comportamento global. Na presente investigação foram utilizados o aço inoxidável austenítico 304, e o aço carbono USI 300, ambos com tensão de escoamento similares, mas com tensões últimas e ductilidades distintos.Em elementos estruturais submetidos a tensões normais de tração, usualmente a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável, este trabalho executou um programa experimental inovador envolvendo ligações aparafusadas defasadas sob tração. O programa experimental foi executado em peças de aço carbono e aço inoxidável de forma a comparar as principais semelhanças e diferenças entre estes dois tipos de aços estruturais. O programa experimental possibilitou que conclusões significativas no comportamento a tração destas ligações pudessem ser observadas. Dentre outras variáveis que controlam estes estados limites últimos foi verificada a influência significativa da espessura da placa de aplicação do carregamento, disposição, configuração e número de parafusos da ligação e propriedades do aço inoxidável como ductilidade e razão entre suas tensões de escoamento e de ruptura.

Título da Dissertação: Simulação Numérica do Alteamento de Áreas de Deposição de Resíduos pelo Método a Montante
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Co-orientador: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Defesa: 14 / 08 / 2008
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

A disposição de resíduos constituiu-se em um importante desafio geotécnico, uma vez que estes materiais apresentam um comportamento distinto dos materiais usualmente encontrados em depósitos naturais. Atualmente, no Brasil, a técnica de disposição de resíduos de bauxita prevê uma operação inicial de lançamento de resíduos no interior de lagos artificiais, em forma de polpa. Após o esgotamento do lago e ressecamento do resíduo, inicia-se o lançamento pelo método a montante. Neste método, a polpa é lançada sobre o resíduo pré-existente, que se encontra em processo de adensamento. O presente trabalho tem como objetivo a simulação numérica do comportamento de áreas de resíduos durante a operação de alteamento a montante. A pesquisa tem como enfoque 2 áreas de resíduos de bauxita. Uma delas dispõe de instrumentação de campo (recalques e deslocamentos horizontais), enquanto a outra se encontra em fase de operação do alteamento. Desta forma, a metodologia consiste na reprodução numérica da área instrumentada, e posterior previsão do comportamento da área em fase de alteamento. Os parâmetros geotécnicos foram definidos a partir de um extenso programa de ensaios de campo e laboratório, executado no local em estudo, fazendo-se uso de um tratamento estatístico dos dados experimentais. A análise dos recalques da fundação, decorrentes da sobrecarga imposta pelo alteamento, é complexa, tendo em vista que o adensamento de resíduos pressupõe grandes deformações, invalidando o uso da teoria de adensamento de Terzaghi. A justificativa do presente trabalho consiste em buscar uma melhor compreensão do comportamento tensão-deformação de áreas de resíduos durante a fase de operação do alteamento a montante, fazendo uso do programa computacional Plaxis. Os resultados numéricos mostraram a potencialidade do programa na previsão do comportamento de áreas de resíduos durante o alteamento, com previsões de recalques e deslocamentos horizontais coerentes com a instrumentação de campo. As análises numéricas indicaram valores de recalques e tempos de adensamento inferiores aos estimados pela Teoria Clássica de Adensamento, tendo em vista a consideração da redução da altura de drenagem e o efeito da submersão.

Título da Dissertação: Influência da Velocidade, do Espaçamento e do Número de Veículos sobre a Resposta Dinâmica de Pontes Rodoviárias de Concreto Armado
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 07 / 08 / 2008
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Nesta dissertação são avaliados os efeitos dinâmicos provenientes da travessia de comboios de veículos sobre o tabuleiro irregular de obras de arte rodoviárias de concreto armado. O modelo matemático empregado para simular numericamente o comportamento do sistema “veículo-ponte” considera a participação da massa e da rigidez das viaturas na definição das freqüências do sistema e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. A ponte é modelada a partir do emprego de elementos finitos de barra unidimensionais e discretizado com massas concentradas e flexibilidade distribuída. O modelo de veículo empregado baseia-se no veículo TB-12 preconizado pela norma brasileira NBR 7188. Este veículo é simulado por sistemas de massas, molas e amortecedores sendo descrito por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo não-determinístico com base na densidade espectral do pavimento. O carregamento sobre a ponte é constituído por sucessões de veículos deslocando-se com velocidade constante sobre a obra. Devido à própria natureza das irregularidades da pista e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema. São estudadas as respostas de dois modelos estruturais existentes, com base em tabuleiros isostáticos, em concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo “T” e duplo “T”, respectivamente, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões do trabalho versam acerca da influência da velocidade, do espaçamento e, bem como, do número de veículos, para diversas situações distintas de carregamento, no que tange a resposta dinâmica das obras de arte rodoviárias de concreto armado em estudo, como também a magnitude dos efeitos dinâmicos provenientes da interação dos veículos com o pavimento irregular.

Título da Dissertação: Análise Estática e Dinâmica de Lajes Nervuradas de Concreto Armado
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 07 / 08 / 2008
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Nesta dissertação desenvolve-se um estudo sobre o comportamento estrutural de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil, de forma viável, sob o ponto de vista técnico e econômico. No cenário atual, diversos tipos de sistemas estruturais têm sido desenvolvidos, dentre estes as lajes nervuradas de concreto armado com base no sistema Reduzcon. Essas lajes nervuradas têm como principais características o baixo consumo de material e o peso próprio bastante reduzido. Este sistema utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (Barrote Redutor de Concreto), que suportam o concreto da laje. Assim sendo, este trabalho de pesquisa apresenta um estudo acerca da resposta estática e dinâmica do sistema estrutural em questão, especialmente, no que tange aos deslocamentos translacionais verticais e tensões. A resposta dinâmica do sistema também é investigada sob o ponto de vista de conforto humano, onde procede-se uma avaliação crítica acerca dos valores das acelerações de pico. Ênfase especial é dada às atividades humanas rítmicas, com base no emprego de modelos de carregamento que representem as ações inerentes a ginástica aeróbica. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados de testes experimentais que levam em conta os efeitos de multidão. A análise numérica fundamenta-se na modelagem computacional do sistema, através do Método dos elementos finitos (MEF), de forma a representar apropriadamente o comportamento estrutural das lajes Reduzcon. São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do programa ANSYS. As vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto são simuladas por elementos finitos sólidos tridimensionais.

Título da Dissertação: Contribuição à Confiabilidade de Estacas Cravadas Através de um Estudo de Caso com Aplicação da Teoria Bayesiana
Linha de Pesquisa: Análise Estática e Dinâmica de Fundações e Interação Solo x Estrutura
Orientador: Profa. Bernadete Ragoni Danziger
Co-orientador: Prof. Marcus Peigas Pacheco
Defesa: 28 / 07 / 2008
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Nos diversos segmentos da Geotecnia e em especial na área de fundações, o engenheiro se depara com uma série de incertezas. Algumas destas incertezas são inerentes à variabilidade local do solo, às condições de carregamento, aos efeitos do tempo, às diferenças nos processos executivos, erros de sondagens, que influenciam diretamente a estimativa da capacidade de carga da fundação, seja por ocasião de seu carregamento estático, seja durante ou logo após a cravação. O objetivo desta dissertação é a adaptação, a estacas em terra, de um procedimento concebido originalmente para emprego em estacas offshore, que trata da atualização da estimativa da resistência durante a cravação, com base em registros documentados durante a execução. Neste procedimento a atualização é feita através da aplicação dos conceitos da análise Bayesiana, assumindo que os parâmetros da distribuição probabilística utilizada sejam variáveis randômicas. A incerteza dos parâmetros é modelada por distribuições “a priori” e “a posteriori”. A distribuição “a posteriori” é calculada pela atualização da distribuição “a priori”, utilizando uma função de máxima verossimilhança, que contém a observação obtida dos registros de cravação. O procedimento é aplicado a um conjunto de estacas de um extenso estaqueamento executado na Zona Oeste do Rio de Janeiro. As estimativas atualizadas são posteriormente comparadas aos resultados dos ensaios de carregamento dinâmico. Várias aplicações podem surgir com o emprego deste procedimento, como a seleção das estacas que, por apresentarem reduzido valor de estimativa atualizada de resistência, ou uma maior incerteza desta estimativa, devam ser submetidas a provas de carga. A extensão deste estudo a diferentes tipos de estacas em perfis de solo de natureza distintos poderá levar ao desenvolvimento de sistemas mais adequados de controle de execução, capazes de identificar as principais incertezas presentes nos diferentes tipos de execução de estacas, contribuindo assim para a otimização de futuros projetos de fundações.

Título da Dissertação: Avaliação de Ligações Soldadas de Perfis Tubulares em Estruturas de Aço Através do Método dos Elementos Finitos
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 20 / 06 / 2008
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo “T” entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo “K” entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo “T”, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo “K”, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Torres de Aço para Suporte de Turbinas Eólicas
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 02 / 04 / 2008
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

O aumento do consumo de energia para atender às necessidades da população e das indústrias, traz a tona um problema relevante que refere-se ao esgotamento das fontes de energia atuais, o que evidencia a necessidade de investir-se em pesquisas que busquem aprimorar fontes de energia renovável e estudos que apontem para novas formas de capitação de energia. Uma das alternativas de contornar este problema tem sido a utilização da energia oriunda da ação do vento. A transformação da força do vento em energia elétrica é realizada através de torres de aço com turbina eólica. A presente dissertação, visando acrescentar informações no meio técnico-científico sobre o comportamento estrutural de torres de aço para suporte de turbinas eólicas, analisou uma torre modelo MM-92 da Repower. Inicialmente, foi apresentada uma sugestão para o dimensionamento de uma torre eólica baseada nos preceitos do Eurocode. No que tange a análise numérica desenvolvida neste trabalho, foi elaborado um modelo de elementos finitos baseado na plataforma ANSYS capaz de reproduzir com fidelidade o comportamento da torre eólica submetida ao carregamento produzido pelo vento atuando sobre as pás da hélice da estrutura. O modelo numérico estudado é constituído por elementos finitos de casca e considera os efeitos das não-linearidades geométrica e do material. Também foi desenvolvida neste trabalho uma análise dinâmica com o objetivo de serem avaliadas as freqüências naturais e os modos de vibração do modelo investigado. A resposta dinâmica da torre também foi obtida e analisada numericamente no domínio do tempo. Os resultados obtidos na análise dinâmica da estrutura foram calibrados com resultados experimentais e evidenciam a relevância da consideração dos efeitos dinâmicos no projeto das torres eólicas. A análise não-linear efetuada permitiu verificar o fenômeno de flambagem local na parede da torre sujeita a compressão, que deve ser levado em consideração durante a execução do projeto da estrutura.

Título da Dissertação: Aplicação de Lógica Nebulosa para Previsão do Risco de Escorregamento de Taludes em Solo Residual
Linha de Pesquisa: Aplicações de Inteligência Computacional na Área de Estruturas e Fundações
Orientador(es): Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira e Prof. Luiz Biondi Neto
Fonte de Recursos: Sem Bolsa
Defesa: 02 / 04 / 2008

Resumo

A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa (Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como “experiência” do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas com o objetivo de verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões, destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco.

Título da Dissertação: Influência do Comportamento Semi-Rígido de Placas de Base e de Ligações Viga-Coluna na Resposta Dinâmica de Pórticos de Aço
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 18 / 03 / 2008
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Tradicionalmente, na análise e dimensionamento de estruturas de aço, assume-se que as ligações viga-coluna são rígidas ou flexíveis (rotuladas). Por outro lado, é de conhecimento geral que a grande maioria das ligações viga-coluna apresenta um comportamento intermediário, ou seja, semi-rígido. Inúmeros trabalhos de pesquisa têm sido desenvolvidos nos últimos vinte e cinco anos, de forma a estudar o comportamento desse tipo de ligação. Um dos principais objetivos desta investigação é o de propor uma metodologia de análise que represente de forma apropriada a influência do comportamento semi-rígido de placas de base e de ligações viga-coluna, sobre a resposta dinâmica (linear e não-linear) de estruturas de aço. Uma outra contribuição desta dissertação diz respeito à investigação do comportamento dinâmico (linear e não-linear) de pórticos de aço, a partir da consideração de ligações viga-coluna simétricas e não-simétricas e especialmente das placas de base. A análise estrutural é desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS. Nos modelos em elementos finitos foram considerados os efeitos de não-linearidade geométrica (efeitos de segunda ordem), o comportamento não-linear das placas de base e das ligações viga-coluna e, bem como, o efeito de histerese que ocorre quando a estrutura é submetida a cargas cíclicas. Os resultados alcançados indicaram que o fenômeno físico da ressonância não ocorre, no que se refere à resposta dinâmica dos modelos semi-rígidos não-lineares. A ressonância não ocorre na resposta dos modelos, devido ao fato de que na análise dinâmica não-linear, o efeito de histerese presente nas ligações (placas de base e viga-coluna), essencialmente com comportamento não-linear, provoca um amortecimento na resposta dinâmica da estrutura.

Título da Dissertação: Análise de Vibrações em Sistemas Estruturais para Pisos Mistos com Joists Submetidos a Atividades Humanas Rítmicas
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 14 / 03 / 2008
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

O aumento dos problemas de vibrações excessivas em estruturas civis oriundos de atividades humanas rítmicas tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos sujeitos a essas ações dinâmicas rítmicas. Esta foi à motivação principal para o desenvolvimento de uma metodologia de análise centrada na resposta de um sistema estrutural submetido a cargas provenientes de atividades humanas. Esta dissertação investigou o comportamento dinâmico de pisos compostos (aço-concreto) sujeito às atividades rítmicas provocadas pelas pessoas. O carregamento dinâmico foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. Por exemplo: saltos estimulados, não estimulados e ginástica aeróbica. A metodologia de análise proposta adotou técnicas usuais de refinamento de malhas presente no MEF (Método dos Elementos Finitos) em simulações realizadas no programa ANSYS. Baseado em resultados experimentais foram utilizadas funções de cargas devido a atividades rítmicas e não rítmicas. O modelo estrutural investigado é composto por um ambiente para restaurante com uma área de dança adjacente. O sistema é formado por uma laje de concreto suportada por joists (vigas de aço treliçadas) projetados para grandes vãos (14m) e apoiados diretamente em paredes de blocos de concreto. O peso efetivo do piso foi estimado como sendo da ordem de 3,6 kPa, incluindo 0,6 kPa para pessoas jantando e dançando. O momento de inércia efetivo dos joists foi da ordem de 1,6×106 mm4, baseando-se nas tensões suportadas. O estudo paramétrico considerou uma correlação entre os resultados numéricos e analíticos. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados pelo AISC, baseando-se em critérios de conforto humano. Os resultados indicaram que os limites sugeridos pelas normas de projetos não foram satisfeitos. Tal fato indica que estas atividades rítmicas podem gerar picos de aceleração que ultrapassam os limites estabelecidos em recomendações de projeto.

Título da Dissertação: Modelagem Numérica da Construção de Aterro Instrumentado na Baixada Fluminense
Linha de Pesquisa: Análise de Problemas de Estabilidade em Geotecnia
Orientador: Profa. Denise Maria Soares Gerscovich
Co-orientador: Profa. Ana Cristina Castro Fontenla Sieira
Defesa: 20 / 08 / 2007
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

A complexidade na previsão do comportamento de aterros sobre solos compressíveis representa um desafio para os engenheiros geotécnicos, mesmo os mais experientes. As limitações das teorias de análise e a dificuldade na seleção de parâmetros muitas vezes acarretam em estimativas de recalque incoerentes com a observação de campo. O presente trabalho tem como objetivo reproduzir a seqüência construtiva de extenso aterro, instrumentado, executado na Baixada Fluminense, Rio de Janeiro, para implantação da indústria Rio Polímeros, utilizando o programa PLAXIS. Os parâmetros geotécnicos foram definidos a partir de ensaios oedométricos, tendo sido realizado um estudo prévio sobre a qualidade das amostras com base no critério de classificação proposto por Lunne et al. (1997). Estes parâmetros foram confrontados com a experiência local, que resume mais de 30 anos de investigações na argila mole da Baixada Fluminense, no Rio de Janeiro. Apesar da distância entre os locais de investigações, não houve diferenças significativas entre os parâmetros geotécnicos. As análises numéricas foram realizadas considerando-se diferentes hipóteses para o coeficiente de permeabilidade, de forma a reproduzir adequadamente as leituras de placa de recalque e poropressão registradas no campo. Este parâmetro teve grande influência na resposta da modelagem numérica, tendo sido obtidos bons resultados com valores de permeabilidade variando em função da profundidade.

Título da Dissertação: Avaliação da Resposta Dinâmica de Pontes Rodoviárias com Pavimentos Irregulares e Comparação com a Metodologia de Projeto Proposta pela NBR 7187
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 15 / 08 / 2007
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Nesta dissertação é desenvolvida uma análise dinâmica sobre pontes rodoviárias de concreto armado devido à travessia de comboios de veículos, tipo TB-12 e TB-45, propostos pela NBR 7188/1984, sobre o pavimento irregular dessas obras de arte. O estudo é feito segundo metodologia de análise no domínio do tempo de acordo com um modelo estatístico. O modelo matemático é concebido de forma a simular o conjunto dos veículos e do tabuleiro, denominado de sistema veículo-ponte. Considera-se a participação das massas e das rigezas dos veículos na definição das freqüências do conjunto e, conseqüentemente, na força de interação entre os veículos e a ponte. Simula-se o tabuleiro das obras de arte por uma viga modelada com base em elementos finitos de barras, massas concentradas nos nós e flexibilidade distribuída. Aos nós estão associados os movimentos de rotação no plano e de translação vertical. São considerados dois modelos distintos para representar os veículos. Essas viaturas são simuladas por sistemas de massas, molas e amortecedores, com graus de liberdade na translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo matemático não-determinístico, com base na densidade espectral do perfil do pavimento, obtida experimentalmente. O carregamento sobre a superestrutura das pontes é constituído por uma sucessão de veículos idênticos, igualmente espaçados e deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro. São estudadas as respostas de dois modelos estruturais existentes, com base em tabuleiros isostáticos e hiperestáticos, em concreto armado, com e sem balanços respectivamente, em seção do tipo múltiplo “T”, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. Observa-se a influência das características dos comboios sobre a resposta dinâmica das pontes analisadas. As conclusões deste trabalho versam sobre uma análise crítica acerca dos níveis de amplificação da resposta dinâmica dos modelos estudados, confrontando esses resultados com aqueles fornecidos correntemente pela NBR 7187/1987.

Título da Dissertação: Elaboração de Indicadores e Uso de Ferramentas de Controle da Qualidade na Execução de Obras Prediais
Linha de Pesquisa: Estudo da Aplicação de Métodos Industriais Avançados no Processo Construtivo
Orientador: Prof. Cyro Alves Borges Junior
Co-orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 23 / 05 / 2007
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Este trabalho propõe uma adaptação na metodologia de utilização dos indicadores da qualidade, em conjunto com as ferramentas da qualidade, a fim de obter melhorias no processo construtivo predial. Pretende-se elevar o nível de controle na chegada dos materiais à obra para a construção da superestrutura de concreto armado moldadas in loco e eliminar gradativamente as não-conformidades nas peças acabadas nesta etapa construtiva por meio dos princípios do controle de qualidade e dando ênfase ao ciclo PDCA. As ferramentas da qualidade são utilizadas na indústria, especialmente no setor automobilístico, onde auxiliam no rastreamento e eliminação das causas de não-conformidade ocorridas em seus produtos. Estas ferramentas permitem também um acompanhamento dos resultados, a fim de reduzir custos e aumentar a qualidade e confiabilidade dos produtos. Contudo, na indústria da construção civil do Brasil ainda são pouco utilizadas onde, aliadas aos princípios da qualidade e a utilização de indicadores de qualidade, identificam as fontes geradoras de não-conformidades no produto final auxiliando na eliminação incremental dos desperdícios e conseqüentemente nos atrasos e redução de custos nas construções. Os resultados do estudo mostram que, o uso de indicadores da qualidade em conjunto com as ferramentas da qualidade torna possível implantar um fluxo de atividades de controle, que permite rastrear as causas de não-conformidade na fase de execução da superestrutura predial de concreto armado.

Título da Dissertação: Uma Metodologia de Avaliação de Concretagens de Lajes Prediais na Ótica da Construção Lean
Linha de Pesquisa: Estudo da Aplicação de Métodos Industriais Avançados no Processo Construtivo
Orientador: Prof. Cyro Alves Borges Junior
Co-orientador: Prof. Francisco José da Cunha Pires Soeiro
Defesa: 24 / 04 / 2007
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

A indústria da construção civil tem passado por grandes transformações nos últimos anos, no entanto esse setor produtivo, se comparado com outras indústrias, apresenta ainda dificuldades quanto a obtenção, atualização e disponibilização de dados confiáveis que por sua vez emperram a inovação e o intercâmbio de novas tecnologias. Esse estudo exploratório procura investigar e identificar quais ferramentas de planejamento e controle podem ser utilizadas na busca e melhoria da produtividade. A revisão de literatura nos sugere o Lean como vanguarda do sistema produtivo e este trabalho verifica à luz de seus princípios (Lean) quais são as condições necessárias à sua implementação num ambiente construtivo. O processo de execução das lajes de um edifício em estrutura metálica, envolve três grandes categorias de insumos: o steel deck, a armação e o concreto. O detalhamento da execução das atividades envolvidas nesse processo possibilitou aprofundar o entendimento do complexo equilíbrio entre suprimento e demanda, do balanceamento das frentes de serviço e à compreensão das condições necessárias à prática dos conceitos Lean na construção civil. As atividades organizadas em fluxo foram testadas em uma simulação, traduzidas na forma de gráficos de produtividade que apontam as tendências de comportamento e a interferência da variabilidade na confiabilidade de ocorrência dos eventos nos tempos alvo e o aparecimento de esperas (desperdício). O mesmo fluxo de atividades submetido à análise pela teoria das filas completa o estudo.

Título da Dissertação: Uma Metodologia de Planejamento Aplicada à Cadeia de Suprimentos de Construções Prediais
Linha de Pesquisa: Estudo da Aplicação de Métodos Industriais Avançados no Processo Construtivo
Orientador: Prof. Cyro Alves Borges Junior
Co-orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Defesa: 20 / 03 / 2007
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

O trabalho desenvolve um Modelo de Planejamento para o gerenciamento da construção baseado em práticas definidas pelo PMBOK e auxiliado por um Sistema de Informações Gerenciais (SIG) conduzido pelo software Primavera P3e, mapeando e identificando as atividades que prejudiquem a continuidade dos processos de produção. Este modelo de TI indicará em que momento deve ser utilizado as técnicas de melhoria e/ou otimização de processos (MRP e JIT) e os conceitos de construção enxuta para impedir ou minimizar interrupções nos processos. Ao se investigar as paradas no desenvolvimento dos processos de construção, a dissertação tem por objetivo propor alternativas na gestão de processos e no planejamento e controle da produção, principalmente no que se refere à gestão de estoque de materiais e na análise do gerenciamento da cadeia de suprimentos a partir da sincronização do fluxo do processo construtivo à logística de abastecimento do canteiro de obras, objetivando a redução dos tempos de espera e na eliminação das paradas no processo produtivo.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Vigas de Aço e Mistas com Abertura na Alma
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Co-orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 14 / 03 / 2007
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

O foco principal desta dissertação está ligado à simulação do comportamento estrutural de vigas de aço com aberturas na alma através de modelos numéricos. Dentro deste âmbito, destacam-se os métodos de análise de experimentos e o dos elementos finitos. Inicialmente pretende-se simular vigas em aço e mistas com aberturas na alma submetidas a diferentes condições de carregamento calibradas com resultados teóricos e experimentais da literatura. Por fim objetiva-se avaliar os modelos de dimensionamento presentes nas principais normas de dimensionamento estrutural de estruturas de aço e mistas.

Título da Dissertação: Comportamento Estrutural de Lajes Nervuradas de Concreto Armado com Base no Emprego do Programa Ansys
Linha de Pesquisa: Análise do Comportamento das Estruturas de Concreto Armado e Protendido
Orientador: Profa. Maria Elizabeth da Nóbrega Tavares
Co-orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 12 / 03 / 2007
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

A utilização de lajes nervuradas nas edificações em geral vem crescendo no Brasil, pois, com o desenvolvimento da computação, a modelagem destas estruturas tornou-se mais acessível aos projetistas e as vantagens inerentes ao sistema tornaram-se visíveis. Por esta razão, vários trabalhos foram publicados nos últimos anos tendo como finalidade a análise deste tipo de laje, sempre utilizando e comparando diferentes métodos de analises, dentre eles podemos destacar: Analogia de grelha e método dos Elementos Finitos. Uma das razões para isto é a utilização da analogia de grelha pelos principais programas comerciais de cálculo de concreto armado. Este trabalho faz uma analise paramétrica de um modelo de laje nervurada de concreto armado denominada REDUZCON e determina à influência de diversos parâmetros relevantes na análise elástico-linear destas lajes. O sistema de laje REDUZCON é um sistema de laje nervurada que utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (barrote redutor de concreto). O barrote é a peça que molda o arco e, ao mesmo tempo, suporta a carga de concreto, trabalhando bi-apoiada sobre as guias de sustentação. Por meio da análise paramétrica das lajes nervuradas de concreto armado do tipo REDUZCON, são abordados fatores importantes para o modelo de analogia de grelha, como a condição do apoio (deslocável ou indeslocável) e o momento de inércia à torção. Também é estudada a influência da relação entre os vãos e do numero de nervuras para uma laje cuja quantidade de nervuras é diferente nos dois sentidos. Investiga-se, ainda, a freqüência natural de algumas destas lajes, para comparação com os valores recomendados pela NBR6118(2003). Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam claramente, que os parâmetros mais relevantes na analogia de grelha, tais como momento de inércia á torção e condição de apoio das lajes, modificam substancialmente os resultados de deslocamento e esforços do sistema estrutural.

Resumo

O presente trabalho procura contribuir para o estudo da influência de escavações nos recalques superficiais de construções vizinhas, tema este de grande interesse em regiões urbanas, com grande concentração de construções. Apresenta-se uma análise detalhada dos principais métodos empíricos disponíveis na literatura para a previsão dos recalques deflagrados por escavações vizinhas. Apresenta-se também uma ferramenta numérica, bem como sua validação, à análise de escavações escoradas pela aplicação do MEF. Um caso de obra bem documentado em pesquisas anteriores é selecionado para uma análise que procura confrontar os resultados da previsão procedida pelos métodos empíricos, pelo método numérico, bem como sua comparação com os resultados experimentais. A presente pesquisa mostrou que o método empírico de Hsieh e Ou (1998) foi o que revelou uma melhor capacidade de previsão do comportamento observado no caso de obra analisado, tanto na avaliação do recalque máximo como na obtenção do perfil de recalques superficiais com a distância à face da escavação. A aplicação da modelagem numérica ao caso de obra selecionado confirmou as observações ressaltadas por alguns autores, confirmando sua capacidade de reproduzir de forma bastante satisfatória os deslocamentos horizontais da parede, porém apresentando um resultado menos aproximado na previsão dos recalques superficiais.

Título da Dissertação: Efeito da Modelagem do Carregamento, do Impacto do Calcanhar Humano e do Amortecimento Estrutural na Resposta Dinâmica de Passarelas Mistas
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Francisco José da Cunha Pires Soeiro
Defesa: 01 / 03 / 2007
Fonte de Recursos: Sem Bolsa

Resumo

Considerando-se as exigências impostas por projetos arquitetônicos cada vez mais arrojados as passarelas de pedestres têm sido comumente projetadas cada vez mais leves e com grandes vão livres. Este procedimento tem gerado sistemas estruturais bastante esbeltos e os estados limites últimos e de utilização que norteiam o dimensionamento tem sido modificados. Uma outra conseqüência desta tendência de projeto diz respeito a um aumento considerável dos problemas referentes à vibração. No caso particular de passarelas, este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é o transporte de pedestres, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Tendo em mente todos esses aspectos, o desenvolvimento desta dissertação tem como objetivos o estudo da influência da modelagem do carregamento dinâmico, proveniente dos pedestres, impacto do calcanhar humano e, bem como, do amortecimento estrutural sobre a resposta dinâmica de passarelas mistas (aço-concreto). Para tal, um modelo mais realista que incorpora as ações dinâmicas induzidas pelos pedestres, de modo a considerar o impacto transiente do calcanhar dos mesmos será objeto de estudo na presente investigação. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal. O modelo estrutural utilizado baseia-se no projeto de diversas passarelas mistas (aço-concreto). A resposta dinâmica das passarelas, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), é obtida e comparada com os valores limites propostos por normas de projeto, objetivando a verificação do conforto humano. Com base nos resultados alcançados nesta dissertação foi possível demonstrar a importância dos parâmetros investigados (modelagem da carga dinâmica, efeito do calcanhar humano e amortecimento estrutural) e como estes influenciam substancialmente na avaliação da resposta dinâmica das passarelas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando os efeitos dinâmicos são desprezados na análise deste tipo de estruturta. Os valores máximos de acelerações encontrados violam os critérios de conforto humano quando comparadados com aqueles previstos em diversas recomendações de projeto. Portanto, verifica-se que as passarelas de pedestres podem atingir níveis de vibração elevados e que podem comprometer o conforto humano e a segurança dos usuários da obra.

Título da Dissertação: Análise Paramétrica de Ligações com Placa de Extremidade em Estruturas de Aço Submetidas a Momento Fletor e Força Axial
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Defesa: 27 / 04 / 2006
Fonte de Recursos: FAPERJ

Resumo

Usualmente, o projeto de pórticos em estruturas de aço assume que as ligações viga-coluna são rígidas ou flexíveis. As ligações rígidas, onde não ocorre nenhuma rotação entre os membros conectados, transferem não só momento fletor, mas também força cortante e força normal. Por outro lado, as ligações flexíveis são caracterizadas pela liberdade de rotação entre os membros conectados impedindo a transmissão de momento fletor. Sabe-se que a grande maioria das ligações não possui este comportamento idealizado. Na realidade, a maioria das ligações transfere algum momento fletor com um nível de rotação associado. Estas ligações são denominadas semi-rígidas e seu dimensionamento deve ser executado de acordo com este comportamento estrutural. Contudo, algumas ligações viga-coluna estão sujeitas a uma combinação de momento fletor (M) e força axial (N). O nível de esforço normal pode ser significativo, principalmente em ligações de pórticos metálicos com vigas inclinadas, em pórticos não-contraventados ou em pórticos com pavimentos incompletos. As normas atuais de dimensionamento de ligações estruturais em aço não consideram a presença de esforço normal (tração e/ou compressão) nas ligações. Uma limitação empírica de 5% da resistência plástica da viga é a única condição imposta no Eurocode 3. O objetivo deste trabalho é realizar uma análise paramétrica dos dois tipos de ligações aparafusadas para se avaliar a influência de combinações M/N no comportamento global destas ligações. Para se cumprir este objetivo, os resultados experimentais de quinze ensaios são comparados com os resultados obtidos através de um modelo analítico existente na literatura. Em seguida, uma extensa análise paramétrica é efetuada de forma a avaliar os principais parâmetros que influenciam o comportamento global de ligações viga-coluna submetidas a momento fletor e força axial.

Título da Dissertação: Técnicas de Recuperação e Reforço Estrutural com Estruturas de Aço
Linha de Pesquisa: Comportamento e Projeto de Estruturas de Aço e Mistas
Orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Co-orientador: Prof. Pedro Colmar Gonçalves da Silva Vellasco
Defesa: 21 / 03 / 2006
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Dentre as diversas atividades da indústria da construção civil, as que estão relacionadas com a recuperação de edifícios surgem, sem dúvida, como uma das mais interessantes do ponto de vista cultural e de preservação do patrimônio. É provável, que num futuro não muito longínquo, as atividades da indústria da construção sejam dedicadas em larga escala ao reforço, restauro, reutilização e recuperação de diversos edifícios que, construídos em épocas por vezes não muito distantes, encontram-se hoje em precárias condições de conservação e de segurança. Restauração envolve a realização de uma série de operações necessárias na estrutura de uma edificação a fim de restabelecer sua eficiência estrutural original, antes de ocorrer o dano. Por outro lado, reforço estrutural representa melhorar o desempenho estrutural a fim de permitir que a edificação atenda às novas exigências funcionais, como por exemplo, novo tipo de carregamento ou condições ambientais provocadas pela modificação da área de abalos sísmicos. A necessidade de se realizar trabalhos de reparação e reforço estrutural em edifícios urbanos está diretamente relacionada com a oportunidade e a necessidade de se recuperar espaços e volumes não utilizados, impedindo a sua completa degradação, possibilitando assim, uma nova utilização. Estas intervenções devem usar todas as possibilidades proporcionadas pelos modernos sistemas de reparação e de reforço estrutural, visando encontrar as melhores soluções para os problemas de perda de resistência, de transporte, de colocação em obra, de operacionalidade em espaços reduzidos e de compatibilidade funcional e estética diante das estruturas existentes. Geralmente, as intervenções de reforço estrutural devem possuir um caráter distinto e autônomo, sendo capazes de se evidenciar diante das estruturas existentes. Do ponto de vista operacional, estas intervenções de reforço devem ser baseadas em sistemas estruturais estaticamente autônomos, de fácil inspeção, com características de pré-fabricação e facilmente reversíveis. Em particular, são desaconselháveis soluções que dificultem a inspeção e manutenção da estrutura, principalmente soluções técnicas que prevejam a interpenetração de materiais novos com antigos, adulterando os materiais antigos e impedindo a reversibilidade das soluções. Este trabalho tem como finalidade principal apresentar as diversas possibilidades e vantagens do uso das estruturas de aço em reformas, restaurações e reforço de estruturas existentes construídas inicialmente com diversos materiais. As vantagens estruturais e arquitetônicas do aço possibilitam a verificação de várias exigências construtivas, das quais se pode citar: a pré-fabricação, a elevada resistência, a reversibilidade, as dimensões e peso reduzidos, a simplicidade de transporte, a facilidade de montagem em obra, a utilização em espaços reduzidos, a disponibilidade em diversas formas e dimensões, o tempo de execução reduzido e a ótima relação custo benefício. Este trabalho apresenta um trabalho de pesquisa sobre o uso de estruturas de aço na reforma/reabilitação de três edificações, sendo que duas delas tombadas pelo IPHAN (Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional).

Título da Dissertação: Análise Estrutural de Torres de Transmissão de Energia Submetidas aos Efeitos Dinâmicos Induzidos pelo Vento
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Sebastião Arthur Lopes de Andrade
Defesa: 13 / 03 / 2006
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

Na prática corrente do projeto de torres de aço treliçadas para de transmissão de energia elétrica, a avaliação do comportamento dinâmico das estruturas, de maneira geral, não é considerada. Contudo, o principal carregamento a ser considerado na análise estrutural das torres de transmissão de energia elétrica é produzido pelo vento, que atua de forma dinâmica sobre o sistema estrutural formado pelos cabos e pelas torres. Além disso, muitas estruturas desse tipo apresentam características dinâmicas desfavoráveis, o que as tornam mais vulneráveis a ação do vento. Tendo em vista que muitos acidentes envolvendo torres desse tipo ocorrem ainda que a velocidade de vento utilizada no projeto não tenha sido atingida, é possível que em muitos casos o colapso tenha sido governado pelas ações dinâmicas. Assim sendo, esse estudo tem por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de analise estrutural que possibilite uma avaliação mais completa acerca do comportamento das torres de transmissão de energia, considerando, obviamente, as características dinâmicas do sistema. Este trabalho de pesquisa propõe a utilização de um modelo de elementos finitos capaz de reproduzir com fidelidade o comportamento acoplado entre os cabos da linha de transmissão e estrutura quando submetidos aos carregamentos dinâmicos e não determinísticos produzidos pelo vento. O modelo tridimensional estudado é constituído por elementos finitos de viga e de treliça e considera o efeito de não-linearidade geométrica decorrente, principalmente, dos grandes deslocamentos sofridos pelos cabos e isoladores. O carregamento do vento é modelado como um processo aleatório a partir das suas propriedades estatísticas. Os resultados obtidos ao longo desse estudo mostram que a parcela dinâmica da resposta das estruturas pode ser determinante no seu comportamento. Nesse caso, a utilização de uma análise estrutural estática pode resultar no mau dimensionamento das torres e, conseqüentemente, em possíveis acidentes.

Título da Dissertação: Modelagem Computacional de Ligações Semi-Rígidas e sua Influência na Resposta Dinâmica Não-Linear de Pórticos de Aço
Linha de Pesquisa: Análise Dinâmica de Estruturas de Aço, Concreto e Mistas
Orientador: Prof. José Guilherme Santos da Silva
Co-orientador: Prof. Luciano Rodrigues Ornelas de Lima
Defesa: 03 / 03 / 2006
Fonte de Recursos: CAPES

Resumo

A comunidade científica tem conhecimento de que uma das etapas mais relevantes no projeto de estruturas de aço e mistas, diz respeito a uma avaliação precisa sobre os modelos estruturais que representam o comportamento real das ligações viga-coluna. Este assunto tem sido objeto de vários trabalhos de pesquisa nas ultimas décadas. Na prática corrente do projeto de estruturas de aço, a grande maioria das ligações viga-coluna é representada por modelos flexíveis (rótulas) ou rígidos (engastes). Contudo, na maior parte dos casos práticos, essas ligações assumem um comportamento intermediário, ou seja, semi-rígido. Um outro ponto importante acerca do assunto diz respeito à avaliação da resposta dinâmica de estruturas de aço com a consideração pertinente do efeito das ligações, especialmente, no que tange as semi-rígidas, já que a maioria dos trabalhos de pesquisa concentra-se apenas no estudo da resposta estática dos modelos. Assim sendo, esta investigação apresenta uma contribuição inicial no que tange ao emprego de elementos que representem mais fielmente os efeitos das ligações estruturais na análise dinâmica de estruturas de aço, evidentemente, com a consideração do efeito de semi-rigidez dessas ligações. Desta forma, este trabalho de pesquisa propõe o uso de um modelo mecânico com elementos de mola rotacionais não-lineares, objetivando simular adequadamente o efeito das ligações viga-coluna especificamente em pórticos de aço. Inicialmente, os resultados numéricos obtidos ao longo do estudo, calibrados com base em inúmeros modelos computacionais disponíveis na literatura técnica, fornecem informações importantes ao projetista de estruturas de aço no que se refere aos efeitos da não linearidade geométrica (efeitos de segunda ordem), comportamento não-linear das ligações (elemento de mola rotacional) e, bem como, acerca do fenômeno físico de histerese presente nas ligações viga-coluna. Na seqüência, desenvolve-se uma analise paramétrica extensa, com a inclusão de todos os efeitos mencionados no parágrafo anterior, de forma a avaliar mais detalhadamente a resposta dinâmica dos pórticos de aço, deslocamentos e esforços, com base no estudo de um edifício residencial de quatro pavimentos. Com base nos resultados obtidos no âmbito desta dissertação, pode-se concluir que existem diferenças marcantes na resposta dinâmica de pórticos de aço, fatores de amplificação dos deslocamentos e esforços, quando são comparados modelos estruturais lineares (rígidos e flexíveis), tradicionalmente empregados na prática corrente de projeto, e sistemas não-lineares (semi-rígidos), principalmente, no que diz respeito ao fenômeno físico da ressonância, associado a níveis de amplificação da resposta bastante elevados. Os resultados alcançados permitem observar que os projetistas de estruturas de aço devem ser alertados com referência a distorções associadas à resposta dinâmica de pórticos de aço e mistos quando submetidos a ações dinâmicas, principalmente, levando-se em conta aspectos referentes ao dimensionamento mais realista das estruturas de aço.

Resumo

Nesta dissertação propõe-se uma metodologia de análise para analise da resposta dinâmica, deslocamentos e esforços, de pontes rodoviárias devido à travessia de comboios de diversos tipos de veículos sobre o tabuleiro irregular dessas obras de arte. Para tal, desenvolve-se uma análise paramétrica extensa com o objetivo de avaliarem-se os efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais existentes no tabuleiro sobre o comportamento das pontes rodoviárias. A metodologia de análise é desenvolvida no domínio do tempo de acordo com um modelo estatístico. O modelo matemático é concebido de forma a simular o conjunto do veículo e do tabuleiro, denominado neste trabalho comumente de sistema veículo-ponte (ou sistema veículo-estrutura). Considera-se a participação da massa e da rigidez dos veículos na definição das freqüências do conjunto e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. Assim sendo, simula-se o tabuleiro das obras de arte por uma viga modelada com base em elementos finitos de barra unidimensionais e discretizada com massas concentradas e flexibilidade distribuída. Aos nós estão associados os movimentos de rotação no plano e translação vertical. Desprezam-se a inércia de rotação e a deformação por cisalhamento. São considerados 04 (quatro) modelos distintos para representar os veículos do comboio na análise paramétrica, ou seja: veículos com um eixo e uma massa, viaturas com um eixo e duas massas, veículos com dois eixos e três massas e carros com três eixos e quatro massas. Todos os veículos são simulados por sistemas de massas, molas e amortecedores e são descritos por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo matemático não-determinístico, com base na densidade espectral do perfil do pavimento, obtida experimentalmente. Os perfis irregulares do pavimento são considerados associados a processos fracamente estacionários e ergódicos. O carregamento sobre a superestrutura das pontes é constituído por uma sucessão infinita de veículos igualmente espaçados e deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro. Devido à própria natureza das irregularidades superficiais e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema veículo-ponte. São estudadas as respostas dos modelos estruturais, com base em tabuleiros isostáticos de concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo caixão, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões deste trabalho versam sobre a adequação do modelo matemático empregado, observando-se a influência do tipo de modelo de veículo utilizado (com um ou mais eixos) sobre a resposta dinâmica das pontes rodoviárias analisadas e, bem como, à magnitude dos efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais e suas conseqüências sobre as atitudes correntes de projeto.

Resumo

O trabalho analisa os critérios de implantação da construção predial de concepção lean (lean construction). A construção lean é um modelo de organização da produção baseado em procedimentos de gestão da industria automobilística (Sistema Toyota de Produção). Na dissertação são discutidas as adaptações desses procedimentos e indicadas condições de melhoria da produtividade da construção. É apresentado um estudo de implantação de construção lean em anteprojeto de prédio no Centro da cidade do Rio de Janeiro. É analisado o mapeamento de fluxo de valor das atividades de abastecimento da obra, içamento e montagem das estruturas metálicas.

Resumo

Atualmente, as novas tendências arquitetônicas e as exigências de mercado, vêm conduzindo a engenharia estrutural na busca por soluções cada vez mais arrojadas, as quais exigem grande experiência e conhecimento dos projetistas estruturais aliados à utilização de novos materiais e tecnologias. Esta filosofia de concepção estrutural está inserida em uma das mais importantes tendências de projeto dos últimos anos, ou seja: a busca por sistemas estruturais de rápida execução, dotados de peças de menor peso próprio e que possam vencer grandes vãos com um mínimo de elementos verticais, permitindo assim uma maior flexibilidade na adequação de ambientes. Por outro lado, esta filosofia de projeto tem conduzido a elementos estruturais cada vez mais esbeltos e com freqüências naturais cada vez mais baixas e, por conseguinte, mais próximas das faixas de freqüência das excitações dinâmicas associadas às atividades humanas, tais como: andar, correr, pular, etc. Devido as razões expostas anteriormente, os sistemas estruturais de engenharia tornaram-se bastante vulneráveis aos efeitos de vibrações induzidas por pequenos impactos como é o caso do caminhar de pessoas sobre pisos, resultando em desconforto para as pessoas. Deve-se destacar, ainda, que tais considerações de projeto têm atendido aos estados limites de serviço. Todavia, os estados limites de utilização desses sistemas estruturais precisam ser analisados, sem sombra de dúvida, de maneira mais criteriosa. Deste modo, no sentido de contribuir para fornecer subsídios aos engenheiros estruturais, no que tange a análise dinâmica de estruturas submetidas a excitações induzidas pelos seres humanos, são desenvolvidos diversos modelos de carregamento representativos do caminhar de pessoas. A variação espacial e temporal da carga dinâmica é considerada ao longo da análise e, bem como, o efeito transiente do impacto do calcanhar humano nos pisos é levado em conta. Assim sendo, são considerados nesta dissertação diversos modelos estruturais associados a pisos mistos (aço-concreto). Técnicas usuais de discretização, com base no emprego Método dos Elementos Finitos (MEF), via utilização do programa computacional Ansys, são consideradas neste estudo. Uma análise extensa acerca da resposta dinâmica dos pisos é feita, mediante o emprego dos modelos de carregamento desenvolvidos, principalmente, em termos dos valores das acelerações. Na seqüência, os resultados encontrados são comparados com aqueles fornecidos pela literatura técnica disponível sobre o assunto sob o ponto de vista associado ao conforto humano. Investiga-se, também, a influencia da variação de parâmetros estruturais sobre a resposta dinâmica dos modelos, tais como: comprimento, vão, taxa de amortecimento, espessura das lajes e, ainda, rigidez das ligações viga-coluna. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando as normas de projeto são utilizadas sem o devido cuidado. Um outro ponto importante diz respeito ao fato de que em diversos pisos analisados observa-se que os critérios de conforto humano não são satisfeitos, demonstrando a importância da consideração dos efeitos dinâmicos provenientes dos seres humanos na análise desse tipo de problema.

Resumo

Atualmente têm sido projetadas passarelas cada vez mais esbeltas devido ao avanço da tecnologia e das pesquisas científicas na área de desenvolvimento de novos materiais. Uma conseqüência direta disso é o aumento considerável de problemas de vibração. No caso particular de passarelas este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é transpor pedestres de uma origem ao seu destino, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Assim sendo, o presente estudo foi desenvolvido de forma a dar uma contribuição no que tange a avaliação da resposta dinâmica de passarelas de pedestre, principalmente, no que se refere ao conforto humano. Para tal, são desenvolvidos diversos modelos de carregamento de forma a representar a travessia de pedestres sobre a estrutura. A análise em questão considera, inclusive, um modelo mais realista de carregamento desenvolvido para incorporar o impacto transiente do calcanhar devido ao caminhar humano. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal. A análise de diversos projetos distintos de passarelas foi realizada em um extenso estudo de casos, onde foram investigadas as respostas dinâmicas dessas estruturas. Em uma fase subseqüente, características estruturais e dinâmicas foram avaliadas através de um estudo paramétrico. Os resultados obtidos, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), foram comparados com critérios de projeto. Através dos resultados analíticos e numéricos alcançados foi possível demonstrar a importância da modelagem do carregamento gerado durante uma caminhada e como esses resultados são fundamentais para uma boa avaliação da resposta dinâmica das estruturas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando as normas de projeto são utilizadas sem o devido cuidado. Um outro ponto importante diz respeito ao fato de que em diversas passarelas analisadas observa-se que os critérios de conforto humano não são satisfeitos, demonstrando a importância da consideração dos efeitos dinâmicos provenientes dos seres humanos na análise desse tipo de problema.

Dissertações

Universidade do Estado do Rio de JaneiroFaculdade de Engenharia

Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Faculdade de Engenharia