PROPEC - Mestrado (Dissertações)

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Análise da aplicação do Método da Seção Efetiva em colunas tipo rack com perfurações.
(2017) Theodoro, Dário Lúcio Vale; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Mazon, Ana Amélia Oliveira
Os perfis formados a frio com perfurações são bastante empregados na construção civil e em sistemas de armazenagem. As perfurações são necessárias para a montagem das estruturas ou para criar caminho para instalações. As seções estão sujeitas aos modos de flambagem local, distorcional e global. Um estudo paramétrico foi realizado, analisando o comportamento das colunas com perfurações ao longo do comprimento, submetidas à compressão centrada, restrita ao modo local de instabilidade, em seções compostas por placas esbeltas e colunas curtas. Os resultados numéricos foram obtidos usando o Método dos Elementos Finitos, com a utilização do programa (ANSYS, 2011). Analisou-se a aplicação do Método da Seção Efetiva (ABNT NBR 14762, 2010), considerando o efeito das perfurações, o valor do coeficiente de flambagem local foi reduzido em relação à seção completa em função das características geométricas dos furos. Para a aplicação deste método em colunas perfuradas, foi necessário fazer a verificação da área efetiva. Para isso foram propostas três equações e foi analisado o intervalo de aplicação em função da altura dos furos. Essas equações consideram o efeito do modo localizado de placas. Os resultados das três equações foram comparados com os resultados obtidos com o Método dos Elementos Finitos. Os valores calculados pelo Método da Seção Efetiva resultou em valores próximos comparados com os resultados numéricos, em seções perfuradas submetidas à compressão centrada, analisando o modo local de instabilidade.
Análise de painéis contraventados de sistemas de armazenagem industriais.
(2018) Elias, Guilherme Cássio; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Souza, Flávio Teixeira de; Alves, Vinicius Nicchio; Silva, Andre Tenchini da; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
Os sistemas de armazenagem industrial, conhecidos também como racks, são estruturas utilizadas para armazenar produtos manufaturados. São fabricados em perfis formados a frio com chapas finas, que em função da versatilidade, economia e leveza são adequados à fabricação dos elementos que compõem os sistemas. No sistema de armazenagem a estabilidade do conjunto no plano transversal está associada a painéis contraventados. O objetivo deste trabalho é a realização de análises teóricas e experimentais dos painéis contraventados de sistemas de armazenagem, constituídos por colunas formadas por perfis formados a frio cuja seção transversal é do tipo rack. Foi avaliada a influência dos contraventamentos nos painéis quando comparados às colunas isoladas, ou seja, sem os contraventamentos. Foram analisados 198 ensaios experimentais, dentre painéis contraventados e colunas isoladas, realizados no Laboratório de Estruturas Prof. Altamiro Tibiriçá Dias (DECIV/EM/UFOP) e as cargas últimas experimentais obtidas foram comparadas entre as seções transversais e comprimentos considerados. Além da capacidade de carga, foram analisados também os deslocamentos relacionados aos modos de flambagem observados nos protótipos, pois devido à elevada esbeltez característica dos perfis formados a frio, estes ficam sujeitos aos fenômenos de instabilidade local, global e distorcional, assim como o acoplamento entre os modos. A análise teórica das colunas foi realizada considerando adaptações de prescrições normativas e os valores encontrados de capacidade de carga foram comparados com os resultados experimentais. Da análise dos deslocamentos e cargas últimas experimentais, observou-se que o comprimento total da coluna e o comprimento destravado dado pela posição dos contraventamentos são fatores que influenciam diretamente nos modos de flambagem. Além disso, a análise teórica considerando adaptações normativas ressaltou a necessidade de novas curvas de flambagem que considerem as perfurações nas seções transversais das colunas, a forma da seção transversal (tipo rack) e o acoplamento entre os modos de flambagem, e o mesmo para os painéis contraventados, cuja fixação dos contraventamentos não é levada em consideração nos projetos.
Análise numérica de ligações em sistemas de armazenagem industrial.
(2019) Escanio, Lucas Alves; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Souza, Flávio Teixeira de; Cury, Alexandre Abrahão
Sistemas de armazenagem tipo porta-pallets são utilizados em edificações industriais, armazéns e supermercados para a armazenagem de diferentes tipos de produtos. Estas estruturas são compostas geralmente por perfis de aço formados a frio, sendo suas colunas formadas por seções com perfurações ao longo de seu comprimento para possibilitar o encaixe das ligações. Esta conexão entre a coluna e o pilar se dá, geralmente, por ligações sem parafusos ou solda. Devido aos diferentes tipos de geometria das vigas e dos conectores, o desenvolvimento de modelos teóricos generalizados se torna inviável. Na busca de maior entendimento sobre essa ligação, neste trabalho foram analisadas as conexões em sistema de armazenagem tipo portapallets através do seu comportamento e rigidez. Para realizar o estudo da ligação, foi desenvolvido um modelo numérico. Para atestar que o modelo era compatível, com o comportamento real, os resultados numéricos foram comparados com resultados experimentais de ensaios realizados anteriormente no Laboratório de Estruturas “Prof. Altamiro Tibiriçá Dias” seguindo os procedimentos do RMI (2012) e EN15512 (2009). O estudo numérico foi realizado via software que utiliza elementos finitos (ANSYS). Os modelos apresentaram boa correlação com os dados dos experimentos. Foi possível observar que o modelo perde sua linearidade quando toda a seção da dobra do segundo dente do conector se encontra totalmente plastificada e que todos os mecanismos de falha e de colapso ocorrem exclusivamente no conector de extremidade. No modelo numérico calibrado, foi realizado uma análise paramétrica. Realizando uma análise do comportamento do modelo foi possível identificar a contribuição de cada dente na rigidez da ligação, e que impedindo que estes sejam solicitados de forma independente, ocorre um aumento significativo na rigidez da ligação.
Análise numérica paramétrica de ligações do tipo "T" com carga no banzo.
(2020) Silva Neto, João Batista da; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Nunes, Gabriel Vieira; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Nunes, Gabriel Vieira; Alves, Vinicius Nicchio; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de
As diversas aplicabilidades do aço e seu grande uso tornaram este material economicamente e tecnicamente viável na indústria da construção civil. Dentre suas vantagens destaca-se a elevada resistência mecânica, a facilidade de montagem e a relação custo-benefício. Desta forma, neste trabalho, realizou-se um estudo sobre ligações tubulares do tipo “T”, muito presente em estruturas treliçadas de coberturas e passarelas. As ligações estudadas são formadas por uma combinação de um montante circular, sujeito a um carregamento de compressão, e um banzo retangular, carregado axialmente com esforços de tração ou compressão. Visando uma adequação das equações normativas de dimensionamento das ligações, realizou-se uma análise numérica paramétrica a partir da construção e validação de modelos tridimensionais desenvolvidos em um programa de elementos finitos. A partir de um conjunto de dados, curvas e superfícies de regressão permitiram a proposição de novas equações para o fator de redução de capacidade resistente das ligações devido à carga aplicada no banzo. Os valores da capacidade resistente obtidos numericamente foram comparados com os calculados por meio das equações analíticas recomendadas pelas atuais normas de projeto e também com as equações propostas. Na compressão percebeu-se uma divergência maior dos valores utilizando-se as equações normativas do que a equação proposta, enquanto que, na tração, não houve diferença significativa entre os resultados encontrados pelas equações. Além disso, para os modelos não contemplados pelas prescrições normativas, as equações propostas demonstraram boa correlação e pouca dispersão.
Estudo de ligações tipo “T” bird-beak com perfis tubulares de paredes esbeltas.
(2019) Santos, Tiago Henrique Silva; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Nunes, Gabriel Vieira; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Nunes, Gabriel Vieira; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de
Tradicionalmente, as ligações tubulares do tipo “T” são soldadas e quando o banzo tem como seção transversal um perfil tubular quadrado, esse é posicionado de forma que as faces planas superior e inferior sejam perpendiculares ao montante. No presente trabalho é estudado um outro tipo de ligação soldada do tipo “T”, a ligação “T” Bird-Beak sendo divididas em dois tipos: a Square Bird-Beak que é formada pelo giro do banzo de uma ligação tradicional em 45° em torno do seu eixo longitudinal; e a Diamond Bird-Beak, formada pelo giro tanto do banzo quanto do montante de uma ligação tradicional em 45°, também em torno dos seus eixos longitudinais. Além dessas duas tipologias com montantes quadrados, foi estudado uma tipologia com montante circular denominada de Circular Bird-Beak, sendo que essas três tipologias de ligação são compostas por banzo de paredes esbeltas e montantes com carregamento axial de compressão. Foram desenvolvidos modelos numéricos utilizando o software ANSYS, sendo realizados estudos sobre o refinamento da malha e sobre as condições de contorno, com a intensão de definir o modelo mais eficiente para as análises. Após os estudos dos modelos, foi feito um estudo paramétrico variando os parâmetros geométricos β (relação entre a largura/diâmetro do montante e largura do banzo) e 2γ (relação entre a largura e a espessura da face do banzo). As cargas resistentes dos modelos numéricos, obtidas pelo método da deformação limite, foram comparadas com as cargas obtidas pelas equações desenvolvidas na pesquisa de Chen (2015b). Posteriormente, as cargas resistentes dos modelos do tipo Circular Bird-Beak foram comparadas com as cargas de modelos com ligações “T” tradicionais e por último, foram desenvolvidas equações para o dimensionamento teórico da tipologia de ligações “T” Bird-Beak apresentadas. Na comparação entre as ligações “T” Bird-Beak, a que apresentou, na maioria dos casos, a maior resistência foi a Diamond Bird-Beak. Os cálculos utilizando as equações de Chen (2015b) resultaram em resistências menores do que as resistências dadas pelos modelos numéricos e na comparação entre a ligação T Circular Bird-Beak e a ligação “T” tradicional, a primeira apresentou, em todos os casos, a maior resistência.
Estudo de novas estratégias para identificação de danos estruturais a partir de dados vibracionais.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Alves, Vinicius Nicchio; Cury, Alexandre Abrahão
O monitoramento da integridade de uma estrutura baseia-se na utilização de indicadores confiáveis e robustos que permitam detectar, localizar, quantificar e, se possível, prever a ocorrência de danos. Os estudos relacionados à detecção de danos em estruturas de Engenharia Civil são de notável interesse, visto que a detecção de uma modificação estrutural é de fundamental importância para evitar a ocorrência de graves consequências sociais, econômicas e ambientais. Recentemente, muitas pesquisas têm se concentrado na avaliação dinâmica como parte do diagnóstico estrutural em um processo conhecido como identificação modal. O objetivo é extrair os parâmetros modais e/ou indicadores construídos a partir destes parâmetros. Estes indicadores têm mostrado as suas potencialidades, mas o problema de sua sensibilidade, a necessidade de um estado de referência e sua confiabilidade em termos de probabilidade de detecção de alarmes falsos permanece sem solução. Neste contexto, é importante o uso de técnicas capazes de lidar não só com os dados brutos (sinais), mas também com os parâmetros modais de uma forma prática e relevante. Assim sendo, novas representações foram desenvolvidas para melhorar a manipulação e armazenamento desses dados. Essas representações são conhecidas como dados simbólicos. O desenvolvimento de novos métodos capazes de lidar com este tipo de dados é o objetivo da Análise de Dados Simbólicos (ADS). Esta dissertação tem como interesse principal a utilização de diferentes métodos de classificação juntamente com a ADS para detectar danos estruturais. A ideia é utilizar procedimentos de particionamento de dados (aglomerações hierárquicas, nuvens dinâmicas e clustering fuzzy, por exemplo) para discriminar diferentes estados estruturais. Neste trabalho, a ADS é aplicada tanto às medições dinâmicas obtidas in situ (acelerações) quanto aos parâmetros modais identificados. A fim de atestar a eficiência das abordagens propostas, estudos de sensibilidade considerando aplicações numéricas e um estudo experimental são realizados. Mostra-se que a ADS juntamente com os métodos de classificação são capazes de distinguir estados estruturais com adequados índices de acerto.
Estudo do comportamento de colunas de sistemas de armazenagem considerando o fechamento intermitente da seção transversal.
(2023) Starlino, Juliane Aparecida Braz; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Mesacasa Junior, Enio Carlos; Neiva, Luiz Henrique de Almeida
Os sistemas de armazenagem industrial são estruturas que permitem estocar e organizar de forma fácil matérias primas e produtos manufaturados. São compostos por elementos metálicos, em sua maioria em perfis formados a frio. Dentre as seções utilizadas na fabricação das colunas dos sistemas, a seção tipo rack é uma das mais utilizadas, pois sua forma permite a fixação de outros elementos, facilitado a montagem. Por possuir paredes de espessura reduzida e alcançar grandes comprimentos, as colunas dos sistemas de armazenagem estão suscetíveis a diferentes fenômenos de instabilidade, tais como flambagem local, distorcional e global. O presente trabalho tem como objetivo analisar o comportamento de colunas em perfil formado a frio de seção rack com perfurações considerando o travamento da abertura da seção transversal posicionado de forma intermitente ao longo da coluna. Esse travamento interfere no desenvolvimento dos modos de instabilidade distorcional e global, bem como na capacidade resistente das colunas. Foram analisadas colunas sob carregamento centrado, de espessura 2,00 mm, larguras de alma 80 mm, 90 mm e 100 mm, e comprimento de 100 mm a 3000 mm variando a cada 50 mm. Inicialmente foi desenvolvido um modelo de elementos finitos, via ANSYS, validado pela comparação das forças axiais de flambagem com as obtidas da Teoria Generalizada de Vigas, via GBTUL. Com os resultados foi definida a posição dos travamentos considerando o comprimento para a força axial mínima de flambagem distorcional e considerando também o início do modo. Posteriormente foi realizada a análise e comparação de forças axiais de flambagem para colunas com e sem travamentos, seguida da análise não-linear, para determinação das forças resistentes. Nessa análise não-linear são introduzidas as imperfeições geométricas por meio da atualização da geometria segundo a configuração deformada do primeiro modo de instabilidade obtida na análise linear. As forças resistentes são comparadas entre si, a fim de verificar a influência dos travamentos nas colunas. Por fim foi realizada a análise teórica de colunas utilizando adaptações da norma brasileira NBR 14762:2010, para a consideração das perfurações existentes nas colunas. Esta análise verificou a viabilidade das equações já existentes, considerando uma metodologia para a realização do cálculo da força resistente das colunas que apresentem fechamento intermitente da seção transversal. Os travamentos aumentam tanto as forças axiais de flambagem quanto a resistência das colunas, uma vez que as enrijece e as torna menos suscetíveis aos modos distorcional e de flexo-torção. O dimensionamento pela norma considerando adaptação da área da seção mostrou-se adequado e fornece valores conservadores se comparado ao resultado numérico.
Otimização de colunas em perfis formados a frio de seção transversal tipo rack.
(2021) Coimbra, Keitiane Fátima; Alves, Vinicius Nicchio; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Alves, Vinicius Nicchio; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Ribeiro, Diogo Rodrigo Ferreira; Souza, Flávio Teixeira de
Os perfis formados a frio têm como uma das suas principais vantagens a facilidade de fabricação e a grande flexibilidade quanto as formas geométricas que podem assumir. Essas características motivam que até mesmo as formas geométricas convencionais sejam estudadas com a finalidade de que tenham seu desempenho melhorado e sejam obtidas seções transversais com maiores relações resistência/peso e, consequentemente, mais eficientes e econômicas. Neste contexto, as técnicas de otimização vêm como uma importante ferramenta auxiliar de busca e, portanto, será utilizada nesta pesquisa com o intuito de se obter seções transversais do tipo rack com melhor desempenho quando submetidas à compressão centrada, já que esta tipologia de seção é usualmente utilizada em colunas de sistemas de armazenagem industrial, além de existirem poucos estudos com foco nesse objetivo. Como técnica de otimização, adotou-se o Algoritmo Genético, responsável por indicar a seção mais eficiente em função da avaliação da sua capacidade resistente, quantificada pelo Método da Resistência Direta (MRD). Este, por sua vez, necessita de uma análise de estabilidade prévia, que foi realizada por meio do Método das Faixas Finitas (MFF) em conjunto com o Método das Faixas Finitas Restringidas (MFFr), sendo utilizados para a obtenção das cargas críticas de flambagem. Realizou-se 126 análises, considerando-se seções com e sem enrijecedores, três funções objetivo, elemento de coluna com contenção lateral contínua e comprimento destravado de 1500 mm e, também, sob diferentes condições de restrições voltadas ao uso e quantidade de material. De maneira geral, os resultados demonstraram que por meio do processo de otimização é possível encontrar seções rack ótimas com maior tensão resistente característica se comparada a seção utilizada como referência. Para o elemento de coluna com contenção contínua, foi possível encontrar seções com aumento da tensão resistente característica de cerca de 38 a 40%. Além disso, a eficiência do processo de otimização mostrou-se dependente do comprimento do elemento de coluna e, principalmente no comprimento destravado de 1500mm, das restrições impostas ao problema.
Subestruturação dinâmica por meio do método de CRAIG-BAMPTON aplicada a pórticos planos.
(2018) Mapa, Lidianne de Paula Pinto; Neves, Francisco de Assis das; Guimarães, Gustavo Paulinelli; Neves, Francisco de Assis das; Alves, Vinicius Nicchio; Guimarães, Gustavo Paulinelli
O presente trabalho tem como objetivo desenvolver o algoritmo de subestruturação linear através do método de Craig-Bampton para elementos de pórtico. Nesse contexto, busca-se esclarecer as formulações de acoplamento da síntese modal de componentes, mais especificadamente do método de Craig-Bampton. O algoritmo implementado foi aplicado ao acoplamento de vigas e pórticos. Essas aplicações foram direcionadas para otimização de estruturas, ou seja, quando deseja-se alterar a estrutura a fim de obter as frequências e modos naturais desejados. A redução da ordem de modelos proporcionada pelo método é descrita em cada aplicação. Análises via Método de Elementos Finitos (MEF) implementado e também através do software SAP 2000 possibilitaram a validação do algoritmo implementado.

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