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Acoustical vibration characterics of prefabricated panels employed in industrialized construction.
(2007) Souza, Henor Artur de; Neves, Francisco de Assis das; Pereira, Cristiano Cária Guimarães; Sales, Urânia Costa
With the development of industrialized steel construction, new constructive elements have been brought not only to the market, but to the everyday construction site as well and, in this way professionals and users have questioned their efficiency. In respect to vibrations in floors, what can be detected is that floor structures are thinner and a decrease of the mass in the horizontal closing panels and the utilization of new materials and systems have led them to have lower natural frequencies, and so are nearer to the frequencies produced by walking. This decrease of mass of the closing panels also lead to a considerable weakness in terms of acoustical insulation, which can cause unfavorable conditions and discomfort. Thus, it becomes necessary to do detailed studies of the efficiency of the vibration and acoustical performance of the new systems to obtain the characterization and the qualification parameters in order to optimize their use. This study does a comparative evaluation of some kinds of horizontal and vertical closing systems in respect to the vibrational and acoustical insulation performance.
Algoritmos de otimização multiobjetivo para o problema de sequenciamento de atividades em projetos de construção metálica.
(2012) Gomes, Helton Cristiano; Neves, Francisco de Assis das
Outro fato importante é a crescente utilização do aço na construção civil, substituindo materiais convencionais como o concreto. Esse fato se deve às vantagens estéticas e de qualidade que esse tipo de construção vem apresentando em diversos tipos de projetos. Porém, além dessas vantagens proporcionadas pela utilização de sistemas construtivos em aço, a redução do tempo e do custo de construção e o aumento da produtividade são fatores-chave para o seu sucesso. No entanto, para se alcançar esses fatores, as obras precisam ser muito mais controladas, o que significa projetos mais bem elaborados onde a tecnologia está sendo um diferencial para as empresas que investem nela. A falta e/ou mau planejamento e orientação no gerenciamento de projetos têm sido os principais responsáveis por problemas que ocorrem na construção civil. Um correto gerenciamento de projetos é capaz de propiciar a redução de prazos e custos, a melhor utilização dos recursos produtivos, a minimização de riscos e a redução de erros no processo produtivo. Diversas ferramentas podem ser utilizadas pela engenharia no auxilio à tomada de decisões relativas ao gerenciamento de projetos, dentre elas destaca-se a otimização, ainda pouco aplicada na construção civil. Vários problemas de otimização relacionados a projetos, que se enquadram em diversas aplicações reais, podem ser encontrados na literatura. Um importante exemplo é o problema de sequenciamento de atividades em projetos com restrições de recursos e de precedência (PSAPRRP), uma vez que o correto sequenciamento das atividades de um projeto resulta em um melhor aproveitamento dos recursos disponíveis e, consequentemente, ganho de produtividade e tempo. Neste trabalho, o PSAPRRP é abordado como um problema de otimização multiobjetivo, tendo como meta a minimização de dois critérios: a data de finalização do projeto e o somatório dos custos associados às datas de início de execução das atividades. Para a resolução do problema, são propostos cinco algoritmos multiobjetivos, baseados nos métodos Multi-objective GRASP (GMO), Multi-objective Variable Neighborhood Search (MOVNS) e Pareto Iterated Local Search (PILS). Os algoritmos propostos utilizam estratégias baseadas no conceito de dominância de Pareto para realizar a busca de soluções e determinar um conjunto de soluções não-dominadas próximo ao conjunto Pareto-ótimo, permitindo aos projetistas a escolha de uma solução que satisfaça seus interesses, tornando o projeto mais planejado e controlado. Os conjuntos de soluções não-dominadas obtidos pelos algoritmos, para um conjunto de instâncias adaptadas da literatura, são comparados utilizando quatro métricas de avaliação de desempenho: medidas de distância, diferença de hipervolume, epsilon e taxa de erro. Foram realizados, também, experimentos estatísticos para comprovar a existência de diferença significativa entre os algoritmos propostos com relação às métricas utilizadas. Por fim, com o intuito de exemplificar a aplicação dos cinco algoritmos, é proposto um exemplo fictício e simplificado de um projeto de construção civil utilizando estruturas metálicas. Com base nos resultados obtidos pelos algoritmos para dois cenários do exemplo, é apresentada uma análise acerca da influência da disponibilidade de recursos com relação aos objetivos adotados.
Análise da confiabilidade de barras em perfis formados a frio submetidas à força axial de compressão pelo método FORM.
(2018) Capanema, Denise Christie de Oliveira; Neves, Francisco de Assis das; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Neves, Francisco de Assis das; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Souza, Flávio Teixeira de
Este trabalho tem como objetivo a avaliação dos índices de confiabilidade e coeficientes de ponderação da resistência para barras submetidas à força axial de compressão de perfis formados a frio projetadas segundo a norma brasileira ABNT NBR 14762:2010 e a norma americana AISI S100:2016. Foi empregado o método de confiabilidade de primeira ordem FORM (First Order Reliability Method) e feito comparação com os métodos de confiabilidade FOSM (First Order Second Moment) e SMC (Simulação de Monte Carlo). Foram analisados, no total, 322 resultados de ensaios experimentais de colunas de perfis formados a frio carregadas concentricamente com seções U simples e U enrijecido obtidos de vários pesquisadores, para obtenção das estatísticas para a relação carga de ensaio versus carga predita para os três métodos disponíveis na Norma Brasileira para perfis formados a frio: o Método da Largura Efetiva (MLE), o Método da Seção Efetiva (MSE) e o Método da Resistência Direta (MRD). Os coeficientes de ponderação da resistência são obtidos para combinações de ações gravitacionais previstas na norma AISI S100:2016 e na norma brasileira ABNT NBR 14762:2010, sendo: 1,2Dn+1,6Ln e 1,25Dn+1,5Ln, além das relações entre ação variável e ação permanente, Ln/Dn, iguais a 5 para LRFD e 3 para LSD adotadas na calibração da norma AISI S100:2016. São considerados índices de confiabilidade alvo também empregados na calibração da norma AISI S100:2016, sendo βo = 2,5 para LRFD e βo = 3,0 para LSD. Os resultados mostraram que os índices de confiabilidade são mais conservadores com a menor relação Ln/Dn. Verificou-se que os índices de confiabilidade são superiores ao valor alvo βo = 2,5 e inferiores para βo = 3,0. Os resultados obtidos indicaram coeficientes de ponderação da resistência maiores que o valor adotado atualmente pela norma brasileira.
Análise da segurança estrutural da ponte Marechal Hermes sob efeito de corrosão usando confiabilidade estrutural.
(Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Brandão, Leidimar Freire; Neves, Francisco de Assis das
Estruturas de pontes estão sujeitas a deterioração causada por diversos fatores, tais como: ambiente agressivo, mudança de carga de tráfego, choque de veículos. O fato de estas serem estruturas muito expostas faz com que o processo de degradação seja acelerado. Sabe-se ainda que o custo de implantação de uma estrutura desse porte é alto, logo, as inúmeras pontes existentes devem ser preservadas. A corrosão é o tipo de degradação mais frequente nestas estruturas e, se não for tratada, pode levar ao encerramento da vida útil da ponte. Assim, torna-se necessário o desenvolvimento de trabalhos que visem a manutenção e recuperação de pontes, visto que, além da reparação ser menos custosa, a interferência no tráfego local, e consequentemente o desconforto ao usuário, é reduzida. Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de verificar a segurança estrutural da Ponte Marechal Hermes que liga os municípios de Pirapora e Buritizeiro e que se encontra em estado avançado de corrosão. Foi feito o uso de dados obtidos através de uma criteriosa inspeção já realizada em trabalho anterior. Foram realizadas simulações usando o software ANSYS para obter a probabilidade de falha da estrutura. Observou-se que mesmo em estado avançado de corrosão a segurança da ponte não está comprometida.
Análise de confiabilidade estrutural utilizando o método de Monte Carlo e redes neurais.
(2004) Barbosa, Anderson Henrique; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Neves, Francisco de Assis das; Sousa Junior, João Batista Marques de; Sagrilo, Luis Volnei Sudati
A análise de confiabilidade estrutural em geral apresenta algumas restrições para alcançar uma solução. Os métodos analíticos FORM e SORM apresentam alguns problemas em função da complexidade da análise, que gera dificuldades na determinação dos pontos de mínimo. O método de simulação de Monte Carlo, embora seja de fácil implementação e absolutamente geral, o grande número de simulações pode exigir um tempo de processamento elevado, o que pode tornar sua aplicação inviável. Este problema tem sido resolvido através de técnicas de redução de variância tais como Amostragem por Importância e Esperança Condicionada. Neste trabalho propõe-se a aplicação de uma rede neural treinada para a substituição de etapas necessárias ao método de Monte Carlo, assim como da substituição do processo de análise estrutural e de confiabilidade, com o objetivo de reduzir o custo computacional requerido na análise. As redes utilizadas neste trabalho são do tipo backpropagation, fazendo-se uso do algoritmo de Levenberg – Marquartdt e do algoritmo do gradiente descendente com momentum. A aplicação das redes neurais, tanto atuando em conjunto com o método de Monte Carlo quanto substituindo toda a análise, proporcionou bons resultados com baixo custo computacional, o que atesta a viabilidade de sua aplicação.
Análise de pisos mistos com conexão deformável sob ação de cargas induzidas por atividades rítmicas considerando a interação homem-estrutura.
(2019) Machado, Wanderson Gonçalves; Neves, Francisco de Assis das; Silva, Amilton Rodrigues da; Cury, Alexandre Abrahão; Sousa Junior, João Batista Marques de; Varela, Wendell Diniz
Novas tendências arquitetônicas aliadas a necessidade de vencer grandes vãos, e sobretudo, com um menor peso estrutural, tem resultado em sistemas estruturais cada vez mais arrojados. Esse arrojo tem provocado, muitas vezes, sérios problemas quanto aos Estados Limites de Utilização da estrutura, principalmente os relacionados à vibração, o que na maioria das vezes não causa risco de ruína da estrutura, mas sérios problemas quanto ao conforto dos usuários. Os elementos estruturais mistos de aço e concreto mais utilizados são as vigas, pilares e pisos, sendo este último objeto de estudo deste trabalho. Os pisos mistos têm sido muito utilizados devido a sua capacidade de vencer grandes vãos. O objetivo do presente trabalho é validar os elementos de barra, placa e interface implementados para a análise dinâmica de pisos mistos considerando uma possível conexão deformável, bem como a Interação Homem-Estrutura (IHE), ou seja, que o usuário, simulado por um sistema Massa-Mola-Amortecedor (MMA). Encontra-se na literatura diversos trabalhos sobre a análise dinâmica de pisos mistos considerando a conexão não-deformável, porém quando se considera a conexão deformável juntamente com à IHE, nenhum trabalho foi encontrado. A validação dos elementos finitos implementados é realizada por meio da avaliação das frequências naturais e modos de vibração, bem como dos deslocamentos e acelerações (de pico e/ou médias), sendo os resultados obtidos comparados com resultados encontrados por outros autores, sempre procurando verificar a influência da rigidez da conexão e/ou da IHE no comportamento estrutural. Para a avaliação do comportamento desses elementos, é utilizado o Método dos Elementos Finitos, sendo o piso discretizado por elementos finitos de barra, placas e interface. Já o usuário/pedestre é discretizado de duas maneiras: primeiro, considerado como uma “força dura”, ou seja, não interage com a superfície da estrutura; segundo, considerado como um sistema massa-molaamortecedor, capaz de simular a IHE, sendo ainda possível simular o efeito de multidão por meio da utilização de vários sistemas MMA na estrutura. Os resultados obtidos se mostraram satisfatórios para estruturas mistas com conexão deformável e não deformável e também para estruturas formadas por um único material, tanto considerando o pedestre como “força dura”, quanto considerando-o como um sistema MMA, seja para um único pedestre ou considerando o efeito de multidão.
Análise dinâmica no domínio da frequência por meio do método do balanço harmônico.
(2016) Zaltron, Rafael Aésio de Oliveira; Neves, Francisco de Assis das; Neves, Francisco de Assis das; Araújo, Francisco Célio de; Ferreira, Walnório Graça
Esta dissertação tem como objetivo gerar e avaliar a resposta dinâmica de um sistema estrutural discreto no domínio da frequência, por meio das curvas de ressonância, fazendo uso do Método do Balanço Harmônico. A resposta do sistema é avaliada na fase permanente para cargas harmônicas, periódicas e impulsivas para sistemas dotados de amortecimento viscoso. O sistema estrutural discreto aqui desenvolvido trata-se de um Shear Building, como apresenta a bibliografia, porém a solução é baseada na dimensão das matrizes de rigidez e de massa, podendo ser facilmente adotada para outros modelos ou elementos estruturais. As propriedades do sistema, tais como massa e rigidez, são tomadas como constantes. No desenvolvimento temos, então, vários modelos estruturais, variando entre eles a fonte de excitação dinâmica e a matriz de amortecimento, sendo primeiramente apresentados os resultados para sistemas dotados de amortecimento viscoso do tipo proporcional e, posteriormente, a resposta, é avaliada para sistemas dotados de amortecimento viscoso do tipo não proporcional. Para cada modelo além da obtenção do espectro de resposta em frequência, também é obtido o histórico de deslocamento no tempo, quando as duas respostas são dadas pelo Método do Balanço Harmônico. O espectro de resposta em frequência é avaliado em relação à análise harmônica e comparado com os deslocamentos máximos na frequência de ressonância; já o histórico de deslocamento é comparado com outros dois métodos que também são baseados no domínio da frequência – ImFT e Pseudo-Forças. Essa comparação permite concluir que a metodologia apresentada neste trabalho é eficaz tanto para obter a resposta no domínio da frequência quanto no domínio do tempo. Outras observações referentes ao estudo realizado serão estabelecidas.
Análise dinâmica transiente em pórticos planos com elementos não-prismáticos de seção qualquer, descritos segundo a formulação de Timoshenko.
(2021) Pillon, Fernando Rodrigues; Araújo, Francisco Célio de; Araújo, Francisco Célio de; Neves, Francisco de Assis das; Menezes, Ivan Fabio Mota de
O presente trabalho tem como foco a análise, no domínio do tempo, de pórticos planos com seções transversais genericamente variáveis, descritos segundo a formulação de Timoshenko. Para isso, uma nova formulação é proposta para determinar as matrizes "exatas" de propriedades estruturais envolvidas nas equações de movimento do sistema. Ao contrário das formulações padrões de elementos finitos, no presente trabalho, o princípio das forças virtuais (PVF) é aplicado, em nível do elemento, para obter as expressões exatas para cálculo dos coeficientes de rigidez e de cargas nodais equivalentes. Aqui, um conjunto de equações do tipo flexibilidade é gerado, cujas incógnitas são os valores procurados das propriedades estruturais. É importante notar que esses coeficientes são "exatos" desde que a variação da rigidez ao longo do elemento também seja descrita de forma exata. Para elementos não prismáticos, polinômios de diferentes ordens podem ser empregados para aproximar suas rigidezes axial, de flexão e de cisalhamento, ao longo do elemento. O processo também permite construir as funções de forma exatas de Timoshenko, necessárias para calcular matrizes de propriedades estruturais dependentes da deformação do elemento, como a matriz de massa. A estratégia implícita de Newmark é usada para integrar as equações de equilíbrio no tempo. A precisão e eficiência da formulação proposta são verificadas efetuando-se várias análises no domínio do tempo de estruturas com elementos geometricamente complexos e submetidas a diversas excitações dinâmicas, inclusive sismos. Para fins de validação, as respostas obtidas são comparadas às calculadas por meio dos pacotes comerciais ANSYS e SAP2000.
Análise do comportamento estrutural de torres de transmissão tubulares via simulação computacional.
(2004) Gabrielli, Tatianna Ventorim; Neves, Francisco de Assis das
O que se verifica na literatura técnica/científica é que existem pouquíssimos trabalhos relativos às torres de transmissão em perfis tubulares em contraposição ao que acontece com esse tipo de estrutura desenvolvida em perfis do tipo cantoneira. Desta forma, para levar a cabo os estudos propostos, realizou-se inicialmente uma pesquisa bibliográfica sobre os principais trabalhos existentes na literatura técnicacientífica sobre o comportamento de torres de linhas de transmissão autoportantes em perfis-cantoneira. Uma vez entendido o comportamento dessas estruturas e identificados os carregamentos e combinações de carregamentos que devem ser considerados, foi estabelecido um procedimento de dimensionamento para as torres constituídas de perfis tubulares. Não existe uma norma específica para o dimensionamento desse tipo de torre, devendo o mesmo ser realizado utilizando as normas de dimensionamento de perfis tubulares gerais, porém estando sempre de acordo com as prescrições referentes às torres de transmissão de energia. Uma vez estabelecido o procedimento de dimensionamento, foram realizadas várias análises com o objetivo de entender o comportamento estrutural. Para isso, foi investigada a influência dos contraventamentos na capacidade de carga da estrutura; realizado um estudo do colapso progressivo com o intuito de identificar o caminho de colapso destas torres; feita uma análise do problema de flambagem elástica, para caracterização da carga crítica, e a sua relação com a carga de projeto; realizada uma análise não-linear física e geométrica, para grandes deslocamentos e deformações, visando caracterizar a reserva de resistência da estrutura em relação àquela segundo uma análise linear. Finalmente, realizou-se uma análise de vibrações livres da torre em perfis-cantoneira e em perfis tubulares para verificar se as mesmas devem ser analisadas considerando a ação dinâmica do vento.
Análise não-linear física e geométrica de sistemas aporticados com elementos de rigidez variável em concreto armado.
(2017) Mendes, Tatiane Maga Pereira; Araújo, Francisco Célio de; Araújo, Francisco Célio de; Neves, Francisco de Assis das; Silva, Amilton Rodrigues da; Ribeiro, Gabriel de Oliveira
Neste trabalho apresentam-se estratégias para a análise não-linear física e geométrica de pórticos planos em concreto armado. A não-linearidade física será incluída de duas formas: via modelo de Ghali-Favre e via processo de equilíbrio direto de esforços na seção. No modelo de Ghali-Favre, a rigidez em uma dada seção de um elemento, para certo nível de solicitação no estádio II, é determinada a partir interpolação das deformações generalizadas nos estádios I e II puro. No método de equilíbrio direto da seção, faz-se uso de uma estratégia iterativa de equilíbrio, onde deformações axiais e flexionais são iterativamente impostas e os correspondentes esforços internos calculados, até que se verifique equilíbrio entre esforços resistentes e solicitantes. Assim, pode-se determinar as rigidezes axial e flexional, em uma dada seção, correspondente ao nível de solicitação. De posse então da rigidez (variável) ao longo do elemento estrutural, emprega-se uma formulação baseada no Método da Rigidez Direta (MRD) que possibilita modelar essa variação de rigidez segundo leis matemáticas quaisquer. Ademais, se incluem, na formulação, opções de modelagem de seções de formas geométricas quaisquer, eventualmente variáveis ao longo do elemento. Para a análise não linear, adota-se um esquema incremental-iterativo de Newton-Raphson no qual a matriz de rigidez geométrica é atualizada, em cada iteração do processo incremental-iterativo, enquanto a matriz de rigidez física é atualizada apenas a cada novo incremento de carga. Assim, tanto a degradação por fissuração do concreto como grandes deslocamentos são considerados na análise. Nesse algoritmo, um referencial corrotacional é também considerado. Comparações com resultados experimentais são mostradas para atestar a eficiência da estratégia.
Análise numérica de cascas de concreto ligadas com conexão deformável a vigas de aço usando elementos finitos de casca e interface.
(2016) Dias, Luís Eduardo Silveira; Silva, Amilton Rodrigues da; Neves, Francisco de Assis das; Ribeiro, José Carlos Lopes Ribeiro
Com o crescente uso do aço na construção civil no Brasil, em especial na confecção de pilares e vigas em edifícios de múltiplos andares, é cada vez mais comum a presença de elementos mistos formados pela associação mecânica entre elementos de superfície de concreto e vigas de aço na construção civil. Geralmente essa associação mecânica é feita por conectores soldados ao elemento de aço e envolvidos pelo elemento de concreto. Devido à deformabilidade existente na ligação surgem deslocamentos relativos entre os elementos conectados. Esses deslocamentos poderão ser mais ou menos significativos dependendo da rigidez da ligação, ou seja, do número e do tipo de conectores utilizados. Nesse trabalho foram desenvolvidos três elementos finitos de interface capazes de associar elementos planos de casca em três diferentes combinações: elementos em planos paralelos sobrepostos; planos ortogonais; e elementos paralelos pertencentes ao mesmo plano. Esses elementos de interface podem ser utilizados para evitar a sobreposição de áreas, ou alteração das dimensões da seção transversal, quando se utiliza um modelo de discretização em elementos de casca para uma análise estrutural qualquer. Eles também têm a função de ligar os elementos de cascas de uma seção mista e simular o comportamento mecânico da conexão deformável. Os elementos de interface deverão ter graus de liberdade compatíveis com os graus de liberdade dos elementos de cascas aos quais serão conectados. Nesse trabalho será utilizado o elemento de casca com nove nós, o elemento unidimensional e bidimensional de interface de seis nós e dezoito nós, respectivamente, sendo todos com cinco graus de liberdade por nó (a nível local). Para viabilizar a montagem do arquivo de entrada de dados usando os elementos finitos propostos, foi desenvolvido um gerador de malha de elementos finitos. Por exemplo, para o caso de uma viga mista, definida a superfície de concreto, sua espessura, as posições das vigas de aço, forma e dimensões de sua seção transversal, o gerador de malha irá discretizar em elementos de casca a superfície de concreto e as vigas de aço inserindo elementos de interface nas regiões de contato entre as vigas de aço e a superfície de concreto. Na validação dos elementos implementados foram utilizadas soluções analíticas, resultados numéricos obtidos de softwares comerciais e resultados experimentais e numéricos da literatura.
Análise transiente tridimensional via formulação direta do método dos elementos de contorno com opção de subestruturação – aplicação a problemas de difusão e acústicos.
(2002) Alberto, Denival Rogério; Araújo, Francisco Célio de; Neves, Francisco de Assis das; Carrer, José Antonio Marques
Neste trabalho, aborda-se o desenvolvimento da formulação direta do Método dos Elementos de Contorno para a análise de problemas tridimensionais de difusão e problemas acústicos no domínio do tempo, definidos em domínios abertos ou fechados. Para obter a representação destes problemas através de equações integrais, emprega-se a relação de reciprocidade entre dois estados solução distintos em Ω x t referente a cada classe de problema. Devido ao comportamento singular dos núcleos fundamentais, detalhes referentes à correta avaliação das integrais singulares são discutidos. Para converter a equação integral de contorno em um sistema de equações algébricas realiza-se a discretização, no tempo e no espaço, do problema. A discretização no tempo é realizada empregando-se funções de interpolação constante ou linear, e a discretização espacial, por meio de variados tipos de elementos de contorno e células de integração. Procedimentos de integração numérica são considerados para avaliar a respectiva matriz de coeficientes. Uma eficiente estratégia baseada no uso de coordenadas polares e que proporciona um aumento da concentração de pontos de integração em torno do ponto fonte é aplicada para avaliar as integrais singulares que surgem nas formulações citadas. Problemas envolvendo materiais não homogêneos ou descontinuidades de domínio são resolvidos dividindo-se o domínio em várias subregiões. Para acoplar estas subregiões emprega-se uma estratégia que se baseia no uso de solvers iterativos.
Análise via Método dos Elementos de Contorno (MEC) de elementos estruturais compósitos de seções genéricas e rigidez variável submetidos a torção não uniforme.
(2022) Hillesheim, Maicon José; Araújo, Francisco Célio de; Araújo, Francisco Célio de; Neves, Francisco de Assis das; Silva, Amilton Rodrigues da; Telles, José Cláudio de Faria; Wrobel, Luiz Carlos
Algoritmos capazes de simular com exatidão o comportamento de estruturas de materiais compósitos demandam grande esforço computacional, sobretudo em casos de sólidos tridimensionais com geometrias complexas. Nesse contexto, este trabalho se propõe a desenvolver um elemento finito unidimensional, fundamentado em teoria de vigas, capaz de reconstituir a resposta de sólido 3D para barras de seção heterogênea e variável submetidas a torção não uniforme. Nessa abordagem, dois modos de empenamento são considerados, o primeiro descrito pela equação diferencial de Laplace o segundo, pela equação de Poisson, as quais são resolvidas através de uma formulação bidimensional do MEC. Ao longo do comprimento, o problema é descrito por um sistema de equações diferenciais ordinárias cujas variáveis independentes são as parcelas primária e secundária do ângulo de torção. Nesta pesquisa, essas equações são solucionadas de maneira inédita através do Método dos Resíduos Ponderados (MRP). Em formulações do MEC, a heterogeneidade da seção transversal demanda o emprego de uma estratégia de decomposição de domínio. Para isso emprega-se uma técnica de subestruturação genérica de modelos de elementos de contorno (BE-SBS), que possibilita trabalhar com um número qualquer de subdomínios. Um aspecto relevante dessa técnica é o uso de solvers de Krylov, que possibilitam eliminar operações com grandes blocos de zeros, ocasionando grande otimização dos recursos computacionais. Além disso, a técnica conta com elementos descontínuos e algoritmos especiais de integração, viabilizando de forma unificada o tratamento de seções envolvendo domínios esbeltos ou espessos. Diversos exemplos são apresentados para demonstrar a acurácia, eficiência e robustez das formulações desenvolvidas.
Aplicação de métodos no domínio da frequência para identificação modal de estruturas.
(2016) Barros, Luma Caroline de Barros; Cury, Alexandre Abrahão; Cury, Alexandre Abrahão; Neves, Francisco de Assis das; Barbosa, Flávio de Souza
A realização de ensaios de vibração em sistemas estruturais e sua posterior análise são de grande importância prática na área das Engenharias, especialmente para a Engenharia Civil. O monitoramento dinâmico pode desempenhar um papel importante no que se refere à gestão e à manutenção de estruturas, dado que esta ferramenta permite a avaliação periódica ou contínua de pontes, barragens, edifícios, máquinas, estádios e estruturas offshore, por intermédio da análise de sua resposta às ações ambientais, sem interromper o seu funcionamento operacional. De modo geral, o monitoramento dinâmico se faz a partir do acompanhamento da variação das características de vibração das estruturas, comumente chamadas de parâmetros modais. Tais parâmetros são as frequências naturais, as taxas de amortecimento e as formas modais de vibração do sistema estrutural em estudo. O escopo desta dissertação consiste em uma análise comparativa de duas técnicas existentes na literatura e utilizadas para identificação modal de estruturas. Mais especificamente, são abordados dois métodos para a identificação modal no domínio da frequência, com base na análise da resposta das estruturas às ações a que comumente estão sujeitas. Assim, elencam-se: o método da seleção de picos (PP - Peak Picking) e o método da decomposição no domínio da frequência (FDD - Frequency Domain Decomposition). Com o objetivo de comparar o desempenho desses métodos, visando evidenciar as potencialidades e as limitações de cada um, e determinar a capacidade deles em identificar frequências naturais próximas, simulações numéricas foram realizadas no software MATLAB e alguns estudos de casos de estruturas de pequeno e grande porte ensaiadas experimentalmente foram explorados. Os parâmetros modais identificados foram comparados aos resultados obtidos analiticamente, numericamente ou, ainda, aos de outros trabalhos. Assim, foi possível mostrar que métodos PP e FDD são capazes de fazer uma identificação satisfatória das frequências naturais e dos modos de vibração. Por fim, são apresentadas considerações sobre o trabalho elaborado e sugestões que poderão ser desenvolvidas em trabalhos futuros.
Approaches for automated damage detection in structural health monitoring.
(2018) Cardoso, Rharã de Almeida; Cury, Alexandre Abrahão; Barbosa, Flávio de Souza; Cury, Alexandre Abrahão; Barbosa, Flávio de Souza; Neves, Francisco de Assis das; Borges, Carlos Cristiano Hasenclever; Ribeiro, Diogo Rodrigo Ferreira; Rodrigues, José Fernando Sousa
Conhecer a integridade de sistemas estruturais de grande vulto durante o serviço, em tempo real e continuamente, é uma grande necessidade dos fabricantes, proprietários, concessionários, usuários finais e equipes de manutenção destes sistemas. Tal conhecimento provê aos gestores informações relevantes sobre o desempenho estrutural para direcionar melhorias no projeto e produção, além de minimizar custos de manutenção para o proprietário/concessionário e de aumentar a segurança de operação da estrutura para os usuários. Dentre as diversas atividades que compreendem o Monitoramento da Integridade Estrutural (MIE), a detecção de danos constitui o núcleo básico para atender aos aspectos de manutenção e segurança. Para tanto, o programa de MIE deve dispor de ferramentas computacionais capazes de analisar as informações adquiridas continuamente e em tempo real, fornecendo a cada momento um ou mais indicadores da ocorrência de dano (ou alteração) na estrutura. Portanto, para que uma técnica de detecção de danos seja compatível com o escopo do MIE ela deve, idealmente, prover respostas de forma automática, não supervisionada e contínua, baseando-se unicamente em testes de vibração ambiente com a estrutura em operação. Visando atingir estes objetivos, esta tese apresenta duas abordagens: uma baseada na evolução dos parâmetros modais, isto é, frequências naturais, taxas de amortecimento e modos de vibração; outra baseada na análise direta de medições de aceleração. As metodologias propostas foram avaliadas em estruturas reais e demonstraram desempenhos promissores quando aplicadas em monitoramentos de estruturas em longo prazo, contínuos e em tempo real.
Avaliação comparativa de pisos de edificações em estrutura metálica quanto aos critérios de vibração.
(2004) Moreira, Bruno Campos; Neves, Francisco de Assis das
A tendência da arquitetura moderna em proporcionar ambientes interiores com grandes vãos livres implica em utilizar materiais mais resistentes para viabilizar uma solução estrutural leve e esbelta. Uma conseqüência direta dessa tendência é o considerável aumento dos problemas estruturais, em particular aqueles relacionados a vibrações indesejáveis nos painéis de pisos. Isso porque as freqüências naturais de vibração desses painéis estão se tornando cada vez mais baixas, se aproximando da faixa de freqüências associadas com as atividades humanas, tais como, por exemplo, caminhar, correr e pular, além dos movimentos aeróbicos e esportivos. As vibrações induzidas nas estruturas são freqüentemente esquecidas ou ignoradas na fase de projeto, muito embora se constitua num dos critérios prescritos nas normas de projeto para verificação do estado limite de serviço. Entretanto, por serem cada vez mais evidentes em novas construções, estão tornando imperioso esse critério relacionado ao conforto humano e satisfação dos usuários. As vibrações excessivas podem ocorrer devido a uma série de fatores, dentre esses: rigidez inadequada, baixo amortecimento ou pequena massa. Visando um melhor entendimento do comportamento dinâmico desses componentes estruturais, foram realizadas diversas análises de painéis típicos modelados com o método de elementos finitos, utilizando o programa ANSYS. Investigou-se a influência de alguns parâmetros estruturais, como vão e rigidez das vigas de piso, na resposta dinâmica em termos de acelerações nodais. Demonstra-se, por meio de correlações com outros resultados analíticos e numéricos disponíveis na literatura que uma modelagem criteriosa do carregamento, gerado durante o caminhar, é de extrema importância para obtenção de bons resultados dinâmicos. Finalmente examinam-se alguns critérios de avaliação estrutural, indicados em Normas e Recomendações Técnicas nacional e internacional, a luz dos resultados numéricos obtidos em termos de acelerações em painéis de piso típico de construções mistas induzidas por cargas impulsivas e decorrentes do caminhar de pessoas.
Avaliação da influência da temperaturas sobre os parâmetros modais de estruturas.
(2016) Ortiz Morales, Fabricio Alejandro; Peixoto, Ricardo André Fiorotti; Cury, Alexandre Abrahão; Neves, Francisco de Assis das; Barbosa, Flávio de Souza
Os parâmetros modais obtidos através de ensaios dinâmicos vêm sendo usados há algumas décadas como indicadores de danos estruturais e como indicadores da integridade das estruturas, baseado na premissa de que os danos provocam reduções da rigidez estrutural. No entanto, os parâmetros modais também são sensíveis a variáveis ambientais, tais como umidade, vento e temperatura. Esta última provoca, por sua vez, pequenas mudanças no módulo de elasticidade dos materiais, fazendo com que muitas vezes as variações devidas à temperatura sejam maiores que aquelas causadas pelos danos. Para evitar que o efeito térmico mascare a detecção de danos ou, ainda, dê falsos alarmes de dano estrutural, muitos pesquisadores ao redor do mundo têm desenvolvido diversas metodologias com o objetivo de contornar este problema. Dentre algumas delas, encontram-se modelos de elementos finitos, análise de componentes principais, diagramas de controle, testes de hipótese, modelos de regressões, indicadores evoluídos, entre outros. Algumas delas requerem o monitoramento contínuo das estruturas. O monitoramento estrutural é um problema de reconhecimento de padrões estatísticos que envolve a complexa interação entre propriedades dos materiais, propriedades geométricas da estrutura e variáveis ambientais. Este trabalho visa estudar a relação entre temperatura e parâmetros modais através de ensaios dinâmicos em uma viga de aço, submetida a diferentes temperaturas e a alguns cenários de dano estrutural. Os dados obtidos são analisados utilizando técnicas estatísticas básicas e avançadas, visando a detecção dos danos sob diferentes temperaturas. O diferencial desta pesquisa em relação a outros trabalhos, é que os ensaios são realizados em condições controladas de temperatura, nível de dano e de excitação, já que muitas referências da literatura, nesta área, relatam ensaios realizados em estruturas sujeitas a condições ambientais. Os resultados obtidos mostram o quão difícil este problema é, principalmente quando a variação dos parâmetros modais causada pela mudança de temperatura é similar àquela acarretada pela existência de um dano estrutural.
Avaliação da integridade estrutural da Ponte Marechal Hermes - rio São Francisco/MG.
(2005) Brinck, Fabiana Malta; Cândido, Luiz Cláudio; Neves, Francisco de Assis das
Sabe-se que a degradação que ocorre em estruturas de pontes metálicas é um problema mundial. Isto ocorre por diversas razões, como envelhecimento da ponte, aumento da carga de tráfego, ataque ambiental e, algumas vezes, devido a projetos, detalhamento e construção da estrutura inadequados. Para resolver esses problemas, procedimentos diferentes de inspeção de pontes têm sido aplicados em diferentes países. No Brasil, no entanto, parece não haver preocupação em preservar a integridade das estruturas, não sendo comum a realização de inspeções e/ou manutenções, o que pode afetar a segurança estrutural, levando à necessidade de reparos mais severos e mais caros. Esse trabalho procurou diagnosticar e propor soluções visando à minimização da corrosão desenvolvida na Ponte Marechal Hermes (rio São Francisco). Para isso, foram feitas visitas in locu e, através de inspeção visual, filmagem e registros fotográficos, coletaram-se os dados necessários para análises. Também foram coletadas amostras e, então, realizadas caracterizações química, mecânica e metalográfica do aço empregado na ponte. Fez-se modelagem através de elementos finitos, visando a analisar o comportamento estrutural da ponte com e sem danos por corrosão, o que possibilitou a verificação dos elementos estruturais mais solicitados e a influência da corrosão nessas regiões. Foram realizados ensaios com névoa salina em diferentes sistemas de pintura, visando a identificar o melhor procedimento de revestimento para proteção da ponte. Verificou-se que o emprego do sistema de pintura constituído de etil silicato de zinco, com primer epóxi-amida, rico em zinco e esmalte poliuretano alifático, foi o que apresentou melhor desempenho.
Confiabilidade estrutural de pórticos metálicos planos.
(2016) Mapa, Danilo Luiz Santana; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Brandão, André Luis Riqueira; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Neves, Francisco de Assis das
Existem várias fontes de incertezas na análise estrutural, que devem ser consideradas em uma avaliação adequada da segurança estrutural. As normas de projeto estrutural têm tradicionalmente adotado o uso de coeficientes parciais de segurança para lidar com a presença de incertezas. Entretanto, a metodologia baseada em coeficientes parciais de segurança não permite o real conhecimento dos níveis de segurança de uma estrutura. O emprego de métodos para análise de confiabilidade estrutural possibilita quantificar, de forma probabilística, a segurança de uma estrutura, visto que permite a avaliação da probabilidade de violação de estados limites relevantes ao projeto estrutural. No presente trabalho foi desenvolvida em ambiente MATLAB uma ferramenta computacional objetivando realizar a análise de confiabilidade de pórticos metálicos planos via análise estrutural avançada em elementos finitos, considerando os efeitos da não linearidade geométrica e da flexibilidade das ligações. A ferramenta desenvolvida emprega o método analítico FORM e o método de simulação de Monte Carlo para avaliar a probabilidade de falha de funções de desempenho formuladas para estados limites últimos de resistência e estados limites de deslocamentos em serviço, possibilitando avaliar o nível de segurança de estruturas com comportamento não linear. Para realização de análise estrutural avançada dos pórticos planos adotou-se o programa Computacional System for Advanced Structural Analysis (CS-ASA) desenvolvido por Silva (2009). Utilizando a ferramenta computacional desenvolvida, realizou-se a análise de confiabilidade estrutural de diversos exemplos numéricos de pórticos metálicos planos encontrados na literatura. Mediante a análise dos resultados obtidos e comparação com os resultados encontrados por outros autores, foi possível validar a implementação computacional realizada, atestando sua precisão e eficiência na análise de confiabilidade estrutural de pórticos metálicos planos. Os resultados dos exemplos numéricos mostraram ser essencial considerar a presença das ligações semirrígidas e os efeitos da não linearidade geométrica na análise e no projeto de pórticos.
Confiabilidade estrutural utilizando o método de Monte Carlo e redes neurais.
(2005) Barbosa, Anderson Henrique; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Neves, Francisco de Assis das
A análise de confiabilidade estrutural em geral, por envolver um grande número de variáveis aleatórias ou exigir uma grande quantidade de simulações, se depara com a questão do custo computacional. Duas técnicas utilizadas para essa avaliação são o método de simulação de Monte Carlo e os métodos analíticos do tipo FORM/SORM. Os métodos analíticos FORM e SORM podem apresentar problema de precisão no cálculo da probabilidade de falha. Em relação ao método de Monte Carlo, embora sejam de fácil implementação e absolutamente geral, o grande número de simulações pode exigir um tempo de processamento elevado, o que pode tornar sua aplicação inviável. Nesse trabalho, foi utilizada uma rede neural treinada para substituir a solução do problema estrutural necessário a cada simulação de Monte Carlo, com o objetivo de reduzir o custo computacional requerido na análise. As aplicações realizadas proporcionaram bons resultados, com baixo custo computacional, o que atesta a viabilidade de sua aplicação.

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