Browsing by Author "Ladeira, Artur Hallack"

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    Análise de estruturas de concreto armado via modelos de bielas e tirantes e técnicas de otimização topológica.
    (2019) Ladeira, Artur Hallack; Silva, Amilton Rodrigues da; Silva, Amilton Rodrigues da; Fernandes, Walliston dos Santos; Lemes, Igor José Mendes
    O Modelo de Bielas e Tirantes (MBT) pode ser uma excelente alternativa para o dimensionamento de elementos estruturais em concreto armado submetidos a estado plano de tensão e para regiões que apresentem descontinuidade de ordem geométrica ou estática. Nesse sentido, o modelo permite uma melhor representação do comportamento estrutural e mecanismos de resistência nas estruturas de concreto. Para tornar a concepção do modelo menos dependente da experiência do projetista, o presente trabalho tem como objetivo a aplicação do modelo de bielas e tirantes em elementos estruturais e seu dimensionamento considerando a não-linearidade dos materiais, aliando a técnica de otimização topológica ESO (Evolutionary Structural Optimization) ao Método dos Elementos Finitos. O critério de evolução do método de otimização topológica adotado considera a eliminação de elementos/armadura menos solicitados e ocorre em duas etapas. Em um primeiro momento essa remoção é feita em nível de tensão, considerando uma análise linear, a qual gera o MBT e a configuração inicial para disposição das armaduras. Em seguida, é feita uma análise não linear onde são excluídas as armaduras dos elementos com menores níveis de deformação, obtendo-se a configuração final e a consequente distribuição de armadura procurada. Nesse contexto, é possível obter soluções otimizadas de problemas complexos envolvendo o concreto estrutural. São apresentados exemplos de cada etapa deste trabalho para comprovação e validação das técnicas implementadas. Os MBT’s obtidos apresentam boa concordância com os modelos normativos e com aqueles encontrados na literatura. Além disso, com a consideração da não linearidade dos materiais foi possível reduzir sobremaneira o consumo de aço em relação à análise linear.
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    Naturally ventilated industrial sheds : an investigation about the influence of wind direction in flow rate efficiency in continuous roof vents.
    (2021) Camargos, Bruno Henrique Lourenço; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano Pinto; Ladeira, Artur Hallack; Reis, Reinaldo Antonio dos; Mapa, Lidianne de Paula Pinto
    Natural ventilation portrays an effective technique for lowering the internal temperature, without spending electricity, and directly contributes to the renewal of indoor air by establishing a healthy environment for workers. Given this, it is usual to have air vent openings located at the top of the roof (continuous roof vents), in addition to those present on the facades of sheds. In naturally ventilated buildings, it is recommended to give due importance to the provision of these openings, since depending on the proposed arrangement, the wind may or may not help in the effectiveness of this strategy. In this work, it is evaluated via computer simulation (EnergyPlus, version 8.7.0), for the climatic conditions of the city of Belo Horizonte/Brazil, the influence of the wind direction in the flow rate of indoor air through the ridge vents, of the longitudinal and transversal type, present in industrial sheds endowed with an internal source of high-intensity heat release. The results obtained show that the flow rate has a symmetrical behavior in the openings of the longitudinal continuous roof vent, that is, when an opening is with the maximum outflow of the internal air, the opening opposite the predominant wind direction is acting as an entry point for the air external. The transverse continuous roof vents are more sensitive about the wind direction since they are positioned perpendicular to the building. The best result found is for the wind situation occurring parallel to the shed, obtaining a reduction in the internal temperature of up to 1°C, an increase in the rate of air changes per hour, in the internal environment, at 1acph, and an increase of up to 10,7% in the volume of air infiltrated into the shed.
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    Numerical implementation for conception of strut and tie models in reinforced concrete structures.
    (2020) Ladeira, Artur Hallack; Silva, Amilton Rodrigues da; Camargos, Bruno Henrique Lourenço; Mapa, Lidianne de Paula Pinto; Reis, Reinaldo Antonio dos
    O Modelo de Bielas e Tirantes pode ser uma excelente alternativa para o dimensionamento de elementos estruturais em concreto armado submetidos a estado plano de tensão e para regiões que apresentem descontinuidade de ordem geométrica ou estática, substituindo procedimentos empíricos por uma metodologia racional de projeto. Para tornar a concepção do modelo menos dependente da experiência do projetista, o presente artigo tem como objetivo aliar a técnica de otimização topológica ESO (Evolutionary Structural Optimization) ao Método dos Elementos Finitos para geração automática dos modelos de bielas e tirantes. O critério de evolução do método de otimização topológica adotado considera a eliminação de elementos menos solicitados em termos de tensão, a partir de uma análise elástico-linear. Nesse contexto, é possível obter soluções otimizadas de problemas complexos envolvendo o concreto estrutural. São apresentados três exemplos numéricos para comprovação e validação das formulações e técnicas implementadas, cujos modelos de bielas e tirantes obtidos apresentam boa concordância em relação às respostas encontradas em trabalhos científicos precursores sobre o tema.
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    Optimized reinforcement distribution in reinforced concrete structures under plane stress state.
    (2022) Silva, Amilton Rodrigues da; Ladeira, Artur Hallack
    The strut-and-tie model is widely used for analysis and design of reinforced concrete structures. To apply this model, it is necessary to defne strut-and-tie systems that represent the fow of stresses generated in the analyzed structure. In many situations, this strut-and-tie model is defned through an evolutionary structural optimization (ESO) considering linear isotropic material. The results obtained from this model are not always satisfactory Query ID="Q1" Text="Please confrm the inserted city name and country name in afliations 1 and 2 are correct and amend if necessary." because of the nonlinear behavior of the concrete, mainly because of the great diference in the behavior under tension and compression. Because of this, an evolutionary algorithm is developed in this article to defne the optimized reinforcement distribution in reinforced concrete structures under plane stress state, considering the nonlinearity of the materials. This algorithm adopts the same principle as the ESO algorithm; however, it does not eliminate the mesh element that discretizes the analyzed domain, but it eliminates the reinforcement of the elements that do not meet an efciency criterion. A three-node triangular fnite element is used for nonlinear analysis of the reinforced concrete structure under plane stress state. The structure domain is discretized by this element, which can be of four types: with reinforcement in two fxed orthogonal directions, only in one direction, or without reinforcement. During the evolutionary process of the algorithm using a rejection criterion based on the level of reinforcement strain, the elements with reinforcement are changed to elements without reinforcement or with reinforcement in only one direction. Three practical applications were evaluated to verify the efciency of the algorithm proposed in this article. Two of them had their results compared with results provided in the literature, verifying the efciency of the proposed algorithm.