PROPEC - Mestrado (Dissertações)

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Uma proposta de padronização de telhados coloniais em estruturas metálicas.
(1996) Reis, Márcia Veloso de Menezes; Rodrigues, Francisco Carlos; Santos, Pedrosvaldo Caram; Fonseca, Eduardo Assis; Batista, Eduardo de Miranda; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
A presente dissertação trata da padronização de estruturas metálicas para telhados coloniais usando perfis obtidas por conformação a frio de chapas finas de aço. As estruturas propostas podem ser utilizadas em telhados coloniais de edificações históricas ou de edificações recentes. O emprego de estruturas metálicas em edificações históricas não se trata de uma inovação e sim do resgate de uma antiga técnica, utilizando conceitos mais modernos. Inicialmente são propostos três tipos de estrutura que mantêm as características arquitetónicas originais e que não interferem com os elementos construtivos dos telhados coloniais. Uma vez consideradas as prescrições de normas técnicas nacionais e estrangeiras e escolhido o aço passa-se ao estudo das referidas estruturas com vãos de 4 a 15m e espaçamentos entre as mesmas de O,5m, l,5m, 2m, 3m, 4,5m e 6m.Na determinação das cargas atuantes e suas combinações são utilizadas as normas da ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas. No dimensionamento das estruturas são utilizadas as especificações do AISI, American Iron and Steel Institute, por serem internacionalmente aceitas nos meios técnicos. São projetadas estruturas com perfis caixa, U enrijecido e cantoneiras duplas. O projeto dos apoios ê elaborado levando-se em consideração desempenho e economia. Concluindo o trabalho, ê feita uma análise dos pesos das várias estruturas propostas e á determinado para cada vão o espaçamento que conduz á maior economia. É também elaborado um estudo comparativo, para cada vão, entre os custos por metro quadrado da estrutura de telhado considerando-se a mesma executada em aço ou madeira. Foi possível verificar que a estrutura de aço é mais econômica tanto em tesouras que vençam grandes vãos quanto em tesouras que vençam pequenos vãos, quando empregadas nos telhados coloniais.
Um estudo teórico-experimental de vigas metálicas de seção transversal em "5".
(1996) Armond, Andréa Zadra; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Rodrigues, Francisco Carlos; Batista, Eduardo de Miranda; Esteves, Paulo
Neste trabalho são apresentadas as análises teóricas e experimentais elaboradas para se conhecer o comportamento e a resistência de vigas de seção transversal em "S", fabricadas com chapas finas de aço dobradas a frio. Essas vigas destinam-se principalmente à construção de habitações populares. As análises teóricas foram conduzidas no regime elástico linear sob a ação de cargas estáticas, sendo utilizados para isto um modelo para análise de estruturas prismáticas laminares, o Método dos Elementos Finitos e formulações determinadas a partir da Teoria Clássica de Vigas. Os resultados experimentais foram, então, comparados com as previsões obtidas com os três métodos teóricos e com as prescrições de norma técnica referentes à resistência do elemento estrutural. A comparação entre os resultados teóricos e os experimentais tem por objetivo principal indicar os métodos mais adequados para análise de tensões e deformações dos perfis “S” quando solicitados como vigas.
Sistema de Unidades Padrão Escolar - UPEC.
(1997) Silva, Marco Aurélio Ferreira da; Rodrigues, Francisco Carlos; Santos, Pedrosvaldo Caram
O tema abordado, SISTEMA DE UNIDADES PADRÃO ESCOLAR - UPEC, possui como objetivo a criação de unidades prediais escolares, projetadas para apoiar o ensino público primário e secundário. A principal característica onde se apoia todo o sistema, é sua flexibilidade. As unidades escolares são viabilizadas e construídas, a partir de um estudo de dimensionamento e classificação em função da demanda local, à época de sua implantação. Daí serem superadas em capacidade, em alguns casos, em curto espaço de tempo. O Sistema proposto permite o crescimento das edificações, habilitando-as para a ampliação do número de usuários existente. A transformação das edificações através da ampliação de suas instalações físicas faz-se de forma natural, sem prejuízo do aspecto formal e sem interromper as atividades escolares durante o período letivo, uma vez que não interfere de forma direta nos espaços existentes. Concebido no sistema estrutural metálico, dado à sua afinidade com os objetivos de nossa proposta, contempla principalmente os seguintes itens: • Flexibilidade • Baixo custo de implantação • Rapidez na execução da obra • Facilidade de transporte • Desmonte e locomoção com reaproveitamento • Possibilidade de industrialização. • Adaptabilidade ao terreno As unidades escolares, denominadas UPECs, classificam-se segundo o número de salas de aula, que pode variar de 4 a 16. Os crescimentos foram previstos caso a caso de acordo com a categoria de cada edificação. A viabilidade do sistema construtivo metálico foi analisada pela USIMINAS, que se posicionou de forma favorável ao projeto apresentado.
Estrutura metálica para moradia popular em encostas.
(1997) Souto Maior, Paulo Martin; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Este trabalho apresenta uma proposta de habitação popular industrializada, com enfoque específico para estrutura metálica. Todos os materiais apresentados no projeto partem do princípio do processo industrial em grande escala. A pesquisa propõe uma solução para ocupação de áreas em declive, justificando assim o emprego do aço em estruturas com pequenos vãos, como também a ocupação de áreas já construídas. São levantadas questões relativas às referências e premissas a serem seguidas, como a disposição e o modelo de implantação, na proposta arquitetônica. Além dos dados técnicos, tais como: modelo estrutural metálico, coberta em estrutura metálica, esquadrias em alumínio, paredes e lajes em concreto celular, é dada atenção especial à fundamentação do projeto como método industrial, que pode ser traduzido como uma leitura técnica, de uma situação existente; ou seja, transformar em tecnologia um comportamento urbano e social deficiente. Para estabelecer esses critérios, foram levados em consideração: tipologia, implantação, programa, ampliação, zoneamento e distribuição dos modelos de unidades
Análise não-linear do comportamento de pórticos planos metálicos com ligações semi-rígidas.
(1997) Saldanha, Adelmo Coelho; Rodrigues, Francisco Carlos; Pfeil, Michele Schubert
O comportamento de pórticos planos metálicos com ligações semi-rígidas é analisado através de um modelo numérico que incorpora a não-linearidade geométrica nos moldes do Método dos Elementos Fintitos (MEF). É empregado um algoritmo combinado que associa os aspectos de convergência do método incrementalinterativo tangente, calculando-se o vetor de cargas desequilibradas através da consideração de movimentos de corpo rígido. Os efeitos devidos às não-linearidades adicionais oriundas da presença das ligações semi-rígidas são considerados através do modelo B-Splines Tensionada para representar o comportamento não-linear da relação momento-rotação das ligações. Com a finalidade de avaliar a performance dos modelos adotados, resultados numéricos obtidos são comparados com resultados experimentais de pórticos planos, deslocáveis e indeslocáveis. Desta forma, também é possível verificar o efeito do contraventamento por diagonais ou apoios laterais nos pórticos com ligações semi-rígidas.
Formulação matricial da análise dinâmica de estruturas no domínio da freqúência.
(1998) Ribeiro, Marcelo Vieira; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Venâncio Filho, Fernando; Queiroz, Gilson; Ferreira, Walnório Graça
Este trabalho tem por objetivo estudar uma formulação matricial para a análise dinâmica de estruturas no domínio da freqüência. Por este método as transformadas discretas de Fourier (DTF) diretas e inversas, são resolvidas implicitamente através de operações matriciais. É discutida a relação desta formulação com a formulação tradicional, que resolve as DFT através de algoritmo Fast Fourier Transform - FFT. Para os sistemas com vários graus de liberdade, é usada a transformação modal e o método das pseudoforças, combinadas à formulação matricial, para se obter a resposta.
Análise de pórticos de aço sob altas temperaturas.
(1998) Souza Júnior, Valdenir de; Almeida, Antônio Maria Claret de
As desvantagens da tradicional avaliação do desempenho de estruturas de aço sob incêndio por meio de ensaios como o alto custo envolvido, restrições devidas aos tamanhos dos fornos, variação das características dos fornos, etc. tornam conveniente o uso de técnicas de modelagem como um método de se conduzir investigações fundamentais. O presente trabalho é um passo inicial para o desenvolvimento de uma ferramenta de modelagem avançada. Uma formulação de análise em elementos finitos de pórticos planos sob altas temperaturas é apresentada. As matrizes de rigidez são desenvolvidas considerando-se não-linearidade física e geométrica, grandes deslocamentos, rotações moderadas e pequenas deformações elásticas. A distribuição de temperatura é uniforme através da seção transversal e ao longo do comprimento do elemento. Resultados numéricos são apresentados.
Análise de estruturas de torres metálicas elevadas sob carga lateral.
(1998) Morais, Wanderlene Urbana; Gouveia, Antônio Maria Claret de
Estudo teórico-experimental de elementos estruturais de perfis de aço mistos.
(1998) Machado, Roberta Maria; Mergulhão, Aluisio José Ramos; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
Esta dissertação tem por objetivo estudar o comportamento de vigas-mistas constituídas por perfis metálicos com a região entre as mesas preenchida com concreto. Foram realizados ensaios de flexão com as vigas, simplesmente apoiadas, submetidas a duas cargas concentradas. A série de experimentos, em escala real, foi executada com ênfase nos problemas de avaliação de resistência e estimativa de deflexão. Foram ensaiadas quatro vigas-mistas, com vão de 5,30 metros, sendo duas constituídas por perfis de chapa dobrada e duas por perfis soldados. Apenas uma das vigas, formada por perfis de chapa dobrada, foi preenchida com concreto simples (sem armadura), as demais foram preenchidas com concreto armado. Para as vigas constituídas por perfis soldados as extremidades dos estribos foram soldadas à mesa e à alma do perfil. São apresentados gráficos dos principais parâmetros observados, bem como valores para cargas, deslocamentos, deformações, deslizamentos e tensões nos estágios mais críticos de cada ensaio. O modo de ruína observado nos testes, para as vigas formadas por perfis soldados, foi a flambagem localizada da mesa superior. Para a viga constituída por chapa dobrada, preenchida com concreto simples, o modo de ruína ocorreu devido a ruptura na solda de emenda dos perfis.
Análise de placas com restrições de contato.
(1998) Dias, Andréa Regina; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
Existem muitos casos onde a inclusão de restrições bilaterais e unilaterais na análise de equilíbrio de elementos estruturais é inevitável. Tais restrições podem alterar substancialmente o comportamento da estrutura. Isto é, em particular, verdadeiro na análise de alguns tipos de fundações, trilhos de ferrovias, na análise de estruturas formadas por compósitos laminados (problemas de delaminação), entre outros. O objetivo deste trabalho é, então, desenvolver uma metodologia numérica para análise de placas com restrições bilaterais e unilaterais de contato que são impostas por bases elásticas. Nos problemas de contato unilateral, a base elástica oferece reação apenas quando comprimida e, no caso de contato bilateral, a base oferece reação, também, quando tracionada. Desprezam-se, nas formulações, os efeitos decorrentes das forças de atrito entre a placa e a base elástica. O método dos elementos finitos é usado para discretizar a placa e a base elástica e o problema de contato unilateral é tratado diretamente como um problema de minimização, envolvendo apenas as variáveis originais sujeitas a restrições de desigualdade. A partir daí, o problema de complementaridade linear resultante é resolvido utilizando-se o algoritmo de Lemke. A eficiência das formulações numéricas propostas são verificadas através de exemplos apresentados no final do trabalho.
Análise e dimensionamento de estruturas de edifícios horizontais de perfis leves.
(1998) Inoue, Hisashi; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Paula, Geraldo Donizetti de
Este trabalho descreve a implementação dos subsistemas de geometria da treliça plana, geometria e propriedades dos perfis de aço conformados a frio, cargas do vento, determinação do diâmetro do tirante da terça, escolha automática da espessura da telha de aço, gerador de dados para Sap9O, determinação da resistência nominal do perfil de aço conformado a frio e dimensionamento dentro do sistema computacional para análise de galpões de perfis leves - SGPL (Um pré-processador e um pós-processador para projeto de treliças planas de aço conformado a frio) . A linguagem utilizada na programação é o visual basic. Descreve-se a estrutura dos diversos módulos que compõem os subsistemas, apresentando exemplos de aplicação prática.
Análise da deflexão lateral de edifícios tubulares metálicos de média altura.
(1998) Aguiar, Helenice A. de; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Rodrigues, Francisco Carlos; Gomes, Orlando Ferreira
No presente trabalho, um método simples foi implementado para o cálculo da deflexão lateral de estruturas tubulares aporticadas através da técnica da membrana ortotrópica equivalente, considerando os efeitos shear lag e as distribuições dos deslocamentos axiais nos painéis de alma e de flange independentes. Exemplos numéricos foram fornecidos e os resultados foram comparados com os obtidos através da solução com Elementos Finitos para demonstrar a exatidão do método proposto.
Sistemas construtivos em estruturas de aço aplicados a moradias em encostas.
(1999) Pinheiro, Reinaldo Otávio Alves de Brito; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota; Reis, Márcia Veloso de Menezes
O presente trabalho, apresenta uma proposta de construção industrializada em estruturas metálicas para habitações populares, visando principalmente a ocupação de encostas ou áreas em declive. Propõe-se nesta pesquisa a aplicação do aço com perfis leves de chapa dobrada em estruturas de pequenos vãos, com a aplicação de novos materiais e novas técnicas da construção industrializada, demonstrando-se com isso a sua viabilização como elemento construtivo tanto em pequena como em larga escala, pela economia de tempo e de recursos financeiros aplicados. Tal pesquisa é baseada em projeto arquitetônico do arquiteto Paulo Martin Souto Maior – Estrutura Metálica para Moradia Popular em Encosta – (dissertação de mestrado, setembro/97), onde se procura a adequação da proposta do projeto elaborado a novas soluções construtivas, com o uso de novos materiais e técnicas de construção. São estudados neste trabalho dois tipos de módulos habitacionais (módulos M4 e M 6) para dois tipos de soluções construtivas básicas, quais sejam: A) – Um sistema construtivo denominado Sistema Construtivo I Tipo – “Dry wall,” (paredes secas) – no qual as “paredes secas” têm função estrutural e não simplesmente divisórias, como é o seu uso atual. B) – Um sistema estrutural composto de perfis leves feitos de chapa de aço dobrada a frio, combinado com alguns tipos fechamentos de paredes, lajes e outros materiais. Verificou-se através de uma análise de custos das soluções abordadas, que o emprego do aço além de ser uma solução viável, é também a mais econômica para os modelos estudados.
Análise teórico-experimental de barras comprimidas em estruturas metálicas espaciais.
(1999) Silva, Kepler Cavalcante; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Rodrigues, Francisco Carlos
A utilização de estruturas espaciais treliçadas tem se intensificado em todo o mundo, em obras como coberturas de ginásios de esportes, hangares, estações, e muitas outras. Esta utilização tem ampliado o interesse em pesquisas nesta área. Neste trabalho foi realizado um estudo teórico-experimental de treliça espacial formada por malhas piramidais. Foram realizados nove ensaios com intuito de avaliar a carga crítica das barras comprimidas, seu comprimento de flambagem, e o efeito das extremidades amassadas no coeficiente K de flambagem. A estrutura ensaiada foi projetada de modo a propiciar que a flambagem de uma das barras ocorresse antes de qualquer mecanismo de colapso. Foi realizada uma avaliação da resistência à compressão, obtida experimentalmente, comparada com a resistência teórica, calculada por meio de diversas normas de projeto.
Estudo de perfis U simples de chapa dobrada submetidos a compressão excêntrica.
(1999) Bueno, Frederico Guilherme de Freitas; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
No presente trabalho apresenta-se o estudo teórico-experimental do elemento estrutural viga-coluna constituído de perfil de paredes esbeltas e seção transversal U simples, obtido a partir da conformação a frio de chapa de aço. Por serem constituídos de paredes esbeltas estes perfis são sensíveis aos fenômenos de instabilidade como por exemplo: flambagem local, flambagem global ou flexo-torcional. Consequentemente, a interação entre os modos de flambagem local e outros modos de instabilidade é uma importante consideração no cálculo destes elementos. Várias pesquisas têm sido desenvolvidas neste sentido, porém, para o caso do perfil U simples as prescrições de normas e códigos de projeto devem ser melhor avaliados. Para melhor avaliar as formulações de cálculo do perfil em estudo, foi realizado um programa experimental em perfis U simples submetidos a carregamento de compressão com excentricidades variadas. Os resultados experimentais obtidos neste trabalho e por outros pesquisadores são comparados aos resultados teóricos do valor da carga última segundo a norma americana AISI/96. Também foi avaliada a influência da carga crítica de flexo-torção e excentricidade do carregamento na resistência última e do modo de colapso do elemento estrutural vigacoluna.
Patologia dos edifícios em estrutura metálica.
(1999) Castro, Eduardo Mariano Cavalcante de; Araújo, Ernani Carlos de
Atualmente existem vários estudos e publicações envolvendo patologia dos edifícios no meio acadêmico, mas, na grande maioria deles, o tipo de construção abordada é aquela em que a estrutura é executada em concreto armado. Com menos ênfase, temos ainda alguns estudos envolvendo as patologias das construções em madeiras e por último, de modo bem sucinto, alguns artigos relativos às construções em aço. Sendo o aço um material de natureza e características bastante diferenciadas das do concreto armado e da madeira, verifica-se que alguns dos problemas que surgem quando de sua utilização são bastante específicos. É imperativo saber lidar com estes problemas para poder manter o desempenho de qualquer edificação em patamares aceitáveis durante sua vida útil. Porém, em nosso país, muito pouco se conhece sobre esta metodologia construtiva, e conseqüentemente os diversos problemas que surgem em função de sua utilização nas construções, muitas vezes, são resolvidos de maneira inadequada e ineficientes. Neste trabalho é apresentado um levantamento de problemas patológicos que ocorrem nas construções executadas em estrutura metálica e que necessariamente estão vinculados com a estrutura. Procurou-se também indicar soluções propondo procedimentos de manutenção, reparos e reforços, estabelecendo assim critérios para se prevenir e fiscalizar as causas das patologias. No desenvolvimento do trabalho não se analisa os aspectos estatísticos, e conforme a norma brasileira para dimensionamento de edifícios de aço, NBR 8800/8608, os estudos restringem-se a edifícios residenciais, comerciais e industriais, cujo elemento de sustentação seja o aço estrutural.
Diretrizes para fabricação e montagem das estruturas metálicas.
(1999) Raad Júnior, Antoine Aziz; Araújo, Ernani Carlos de
A presente dissertação trata-se de um estudo científico, tecnológico e econômico sobre fabricação e montagem das estruturas metálicas, elaborada através da análise e interpretação de informações obtidas por levantamento bibliográfico, visitas e estágios nas empresas do setor, evidenciando o conhecimento da literatura existente e a capacidade de sistematização. Sendo assim, estão aqui abordados o desenvolvimento da construção metálica e seu mercado de negócios, o processo de obtenção do aço estrutural e suas propriedades, as diversas etapas da fabricação, do transporte e da montagem das estruturas metálicas, assim como os serviços associados.
Análise e reavaliação de estruturas em solos reforçados com geotêxteis.
(2000) Martins, Carlos César; Gomes, Romero César
No contexto atual da engenharia geotécnica, a utilização de materiais sintéticos como elementos de reforço tornou-se uma metodologia convencional e de aplicação generalizada em todo o mundo. No Brasil, esta tecnologia é ainda incipiente, mas constitui uma ferramenta de potencial aplicação em obras de estabilização ao longo da malha viária do país, uma das mais extensas do mundo. Neste enfoque, este trabalho visou estabelecer uma análise crítica das concepções de projeto e dos métodos executivos de três obras rodoviárias de grande porte em solo reforçado com geotêxteis, construídas no estado de Minas Gerais nos últimos cinco anos sob jurisdição do Departamento de Estradas de Rodagem de Minas Gerais, sendo elas: 1. Encontros do viaduto no km 12 da MG 123, sobre a estrada de ferro Vitória-Minas (EFVM), próximo à cidade de Rio Piracicaba; 2. Aterro reforçado da Variante da Ingá, situado no km 510,24 da BR 381, rodovia Fernão Dias, próximo à cidade de Igarapé; 3. Aterro reforçado das obras de duplicação da MG 030, situado no km 16, entre as cidades de Belo Horizonte e Nova Lima. Na formulação proposta, estes projetos foram avaliados de acordo com as suas premissas originais e reformulados com base na proposição de critérios mais realistas em termos da adoção dos parâmetros de resistência dos solos, dos reforços e da interação solo-reforço, dos métodos de dimensionamento e dos processos construtivos. A sistematização das correlações então implementadas possibilitou uma reanálise global das metodologias de projeto e execução com impactos relevantes no custo final das obras. Os resultados demonstram inequivocadamente que os procedimentos de análise de estruturas de solos reforçados podem e devem ser orientados por um estudo detalhado e abrangente das características das interfaces solo-geossintéticos. Estes parâmetros constituem, sem dúvida, fatores de extrema relevância no dimensionamento destas estruturas, fundamentais para a elaboração de projetos otimizados em termos de segurança e economia.
Caracterização geológico-geotécnica e propostas de estabilização da encosta do Morro do Curral – Centro de Artes e Convenções de Ouro Preto.
(2000) Fernandes, Gilberto; Sobreira, Frederico Garcia; Gomes, Romero César
O presente trabalho objetivou a determinação de parâmetros geomecânicos para subsidiar projeto conceitual de soluções de estabilização do maciço rochoso da encosta Morro do Curral – Centro de Artes e Convenções de Ouro Preto, localizada na área urbana da cidade de Ouro Preto (MG). Para alcançar esta meta, foram realizados levantamentos de campo para caracterização geológico-geotécnica do local. Realizou-se também ensaios geotécnicos de laboratório. Estes ensaios compreenderam ensaios de caracterização (solos e rochas) e de resistência das rochas, destacando-se os ensaios puntiforme e de cisalhamento direto. O conhecimento das características intrínsecas do maciço rochoso, aliadas aos resultados dos ensaios de laboratório, permitiram a aplicação das classificações geomecânicas ao maciço, que foi subdividido em vinte setores. Os índices geomecânicos obtidos destas classificações possibilitaram a obtenção de correlações com parâmetros do maciço rochoso de interesse à obra (deformabilidade e resistência). Posteriormente, analisou-se a estabilidade e foram caracterizadas as rupturas dos diversos setores, através de análises cinemáticas convencionais e comparação entre os resultados obtidos e os processos de instabilização observados em campo. Por fim, apresenta-se uma solução conceitual de obras de estabilização da encosta no maciço de xisto da Formação Sabará, visando a segurança da área e o baixo custo de implantação.
Análise de problemas 3D no domínio da frequência via processo de acoplamento multidomínio.
(2000) Martins, Cláudio José; Araújo, Francisco Célio de
Neste trabalho é apresentado um algoritmo para a resolução de problemas elastodinâmicos tridimensionais no domínio da frequência via formulação direta do Método dos Elementos de Contorno(BEM), sendo enfatizados o desenvolvimento de uma técnica de acoplamento multidomínio e o estudo de procedimentos numéricos para a solução de sistemas algébricos de equações(diretos e iterativos). O algoritmo genérico de acoplamento BE/BE se baseia numa técnica de não-condensamento, ainda que apenas os blocos de matriz contendo coeficientes com valores complexos não nulos sejam armazenados e manipulados durante o processo de análise. Com o objetivo de aumentar a eficiência do algoritmo, solvers iterativos baseados nos processos de Lanczos e gradiente biconjugado, eventualmente precondicionados, que possuem excelente performance em análises via MEC envolvendo matrizes com coeficientes reais, serão implementados. Detalhes da formulação do algoritmo elastodinâmico desenvolvido e dos procedimentos iterativos serão discutidos. A performance do algoritmo é então verificada na resolução de vários problemas tridimensionais frequência e tempo-dependentes. Parâmetros importantes para a estimativa da eficiência do algoritmo, e que serão apresentadas nos resultados desta tese de mestrado são a precisão, número de iterações e tempo de processamento requerido.

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