Análise Experimental da Utilização de Concreto Ensacado como Reforço em Perfis Tubulares de Aço

Este trabalho avalia pilares mistos constituídos por concreto ensacado e perfis tubulares de aço, de modo a verificar experimentalmente a resistência e o comportamento de protótipos. Para isso foram ensaiados 12 pilares curtos, sendo três não preenchidos e 9 preenchidos por concreto ensacado, com e sem conectores. Os perfis mistos passaram por ensaio de compressão para avaliar a respectiva resistência, sendo a carga aplicada apenas no aço para todos os corpos de prova. Foi observado que os conectores aumentaram a resistência dos protótipos. A comparação entre resultados experimentais e prescrições normativas indicaram que a inclusão dos conectores aumentou a aderência, o que justifica o ganho de resistência do protótipo de reforço.

Dimensionamento Otimizado De Pilares-Parede

A estabilidade global de uma edificação alta é usualmente garantida por estruturas de contraventamento, tais como pilares-parede retangulares ou em “U”. Dessa forma, este artigo objetiva realizar o dimensionamento otimizado de pilares-parede a partir das solicitações existentes e em acordo com as prescrições normativas. Será utilizado um programa computacional desenvolvido na plataforma Matlab para obtenção da solução otimizada, a qual é calculada por meio do Método dos Pontos Interiores. Serão analisados dois exemplos, um referente à seção retangular e outro à seção em “U”. O dimensionamento de ambos envolverá dois métodos, o tradicional e o da decomposição em faixas, de modo a comparar as áreas de aço otimizadas. Em seguida, pretende-se otimizar a resistência característica do concreto à compressão ( ) de cada uma das seções a fim de verificar a economia resultante dessa otimização.

ANÁLISE DE VIBRAÇÕES DE PASSARELA DE PEDESTRES DEVIDO À MOVIMENTAÇÃO HUMANA

A otimização de projetos estruturas de passarelas de pedestres leva a utilização de estruturas esbeltas e flexíveis, reduzindo a rigidez e massa da estrutura. Isto acaba resultando em estruturas com baixas frequências naturais, que são mais sensíveis a carregamentos dinâmicos. Estudos dinâmicos comprovam o atendimento ou não a critérios do estado limite de serviço relativos à vibração, e não são contemplados em uma análise estática simplificada. Ações humanas comuns como caminhar, correr e pular são carregamentos aos quais uma passarela estará sujeita durante sua vida útil e devem ser considerados na etapa de projeto. O presente trabalho visa estudar o comportamento teórico de uma passarela de pedestres metálica existente no munícipio de Itajubá-MG, sujeita a carregamentos dinâmicos que representem a movimentação de pedestres avaliando a sua performance em relação a níveis de conforto e serviço de acordo com normas brasileiras e internacionais. A passarela foi modelada no software SAP2000® e foram desenvolvidos estudos estáticos e estudos dinâmicos de vibração livre e forçada. Por meio das análises estáticas foram obtidos valores de deformação e carregamento para efeito de comparação. O estudo de vibração livre permitiu determinar o comportamento natural da passarela e suas frequências naturais. Ao submeter o carregamento dinâmico de pedestres foi obtida uma resposta em termos de vibração da passarela. Os resultados obtidos permitiram verificar que a passarela atende aos critérios de serviço propostos devido a sua elevada rigidez, oriunda de perfis robustos e estrutura treliçada. O conforto dos usuários é atendido nas situações comuns de uso e é satisfatório mesmo para caso de vandalismo.

SIMULAÇÃO NUMÉRICA E MÉTODO DESIGN CONSTRUTAL APLICADOS À ANÁLISE GEOMÉTRICA DE PLACAS DE AÇO COM ENRIJECEDORES RETANGULARES OU TRAPEZOIDAIS

Este estudo aplicou o método Design Construtal associado à modelagem computacional para analisar o comportamento de placas de aço com enrijecedores retangulares ou trapezoidais submetidas a carregamento transversal uniforme. Para isso, uma placa retangular sem enrijecedores foi tomada como referência e uma parcela do seu volume foi convertida em enrijecedores através do parâmetro ϕ que é a razão entre os volumes de material dos enriquecedores e da placa de referência. Assumindo ϕ = 0,3, foram configurados cinco arranjos de placas com enrijecedores retangulares e cinco com enrijecedores trapezoidais. Os resultados mostraram que placas com enrijecedores trapezoidais podem reduzir a deflexão máxima em até 35,9% quando comparadas com placas com enrijecedores retangulares. Além disso, os resultados apontaram que as placas com enrijecedores trapezoidais possuem melhor desempenho em relação à minimização da deflexão máxima quando o comprimento da base menor do enrijecedor trapezoidal é 30% do comprimento de sua base maior.

Polímeros Termoplásticos como Amortecedores Estruturais Passivos

O principal objetivo do trabalho é contribuir tecnicamente com base na utilização de Polímeros Termoplásticos no projeto e na avaliação do seu desempenho como sistemas de amortecedores estruturais passivos. Uma breve revisão sobre tipos e propriedades de materiais visco-elásticos é apresentada inicialmente. Foram obtidas experimentalmente as propriedades de uma poliamida (PA) julgada como sendo uma opção apropriada para utilização em amortecedores estruturais passivos. Posteriormente são apresentados o dimensionamento, construção e análise de amortecedores construídos com materiais poliméricos. O desempenho de um protótipo de amortecedor é analisado sob a ação de cargas harmônicas. A efetividade do amortecedor é ilustrada através da análise de uma torre metálica treliçada com e sem amortecedores inseridos. Os resultados mostram que os polímeros termoplásticos podem ser usados com sucesso no projeto de sistemas passivos de dissipação de energia em estruturas.

Investigação experimental física da influência de entalhes na resistência ao cisalhamento de vigas de madeira

A madeira é atualmente considerada uma alternativa ecológica a materiais que provocam danos ambientais severos, sendo cada vez mais utilizada. Entretanto, sua heterogeneidade e anisotropia fazem com que suas propriedades físicas e mecânicas sejam diferentes em todas as direções, o que deve ser considerado nos dimensionamentos. A NBR 7190/97 recomenda que o valor de resistência ao cisalhamento deve ser tomado na direção paralela às fibras, o que pode sugerir um superdimensionamento das peças. O presente trabalho tem como objetivo investigar a resistência ao cisalhamento perpendicular às fibras em vigas entalhadas submetidas à flexão simples reta e verificar se as dimensões mínimas exigidas pela norma para a execução de entalhes podem ser modificadas. Foram ensaiadas vigas das espécies Eucalyptus salignae Araucaria angustifoliacom entalhes do tipo reto e misulado. As peças entalhadas foram submetidas ao cisalhamento, incluindo os apoios das vigas já ensaiadas, para comparação das resistências obtidas nas duas situações. Observou-se o fendilhamento esperado na quina do entalhe, bem como a ruptura ao cisalhamento no plano horizontal, apesar da solicitação no plano vertical. Esse resultado confirma que a resistência ao cisalhamento na direção paralela às fibras é preponderante em qualquer situação de solicitação e os critérios da NBR 7190/97 não carecem de modificação.

ANALYSIS OF STRENGTH OF BRITTLE MATERIALS UNDER DIFFERENT STRAIN RATES USING LDEM SIMULATIONS

This paper presents a study on the variation of strain rate influence with the scale effect in quasi-brittle materials. Works in the literature report an increase of dynamic resistance with strain rate. To study this relation, a numerical model that combines the Finite Element Method and the Lattice Discrete Element Method is employed. This mixed model was implemented on the commercial software Abaqus/Explicit. The samples are prepared with FEM at the extremity and LDEM for the central part, which has a reduction in the cross-section, so the rupture occurs in the middle. In the simulations, four model specimens with dimensional variations were subjected to direct tensile testing with different strain rates. The results showed that with the increase of applied strain rate, the resistances also increase and the body dimension influences this behavior. The variation of the tensile strength is found without modifications on the elemental constitutive relationship or material parameters. At last, a method that could lead to an independent relationship between the dynamic intensification and the stain rate of scale effect is also proposed.

Estudo da carga crítica de flambagem considerando a semirrigidez das ligações

Apresenta-se neste artigo o efeito da carga crítica de flambagem em pilares de aço considerando a semirrigidez nas ligações. É desenvolvido a matriz de rigidez de um elemento de pórtico considerando a semirrigidez dos nós, tendo a carga crítica de flambagem obtida por meio da matriz de rigidez geométrica da estrutura utilizando a matriz de rigidez média em vez do processo interativo para o cálculo da matriz semirrígida. É realizada uma comparação numérica da carga crítica de flambagem para diversas situações de flexibilidade da ligação. Resultados demonstram que a matriz de rigidez semirrígida utilizada neste estudo, assim como a matriz de rigidez média, é eficiente somente até determinada condição de flexibilidade, gerando resultados não satisfatórios para ligações próximas de flexíveis.

Comportamiento sísmico de tanques esféricos elevados de acero para almacenamiento de agua

Se presenta el estudio del comportamiento sísmico estructural de modelos tridimensionales de tanques elevados esféricos de acero definidos paramétricamente. La interacción agua-estructura fue definida mediante modelos mecánicos masa – resorte. Las solicitaciones sísmicas corresponden al espectro de diseño de pseudo-aceleraciones de la norma peruana E.030. Los modelos estudiados se generaron a partir de la combinación de cinco parámetros elásticos identificados de un análisis de sensibilidad realizado a una familia reducida de casos reales; tales parámetros son: la razón de esbeltez (RE), la razón diámetro-espesor de la cuba (DE), la razón de alturas de agua y radio del tanque (RH), el periodo fundamental lateral de vibración del tanque (Ty) y el grado de acoplamiento torsional (Ωθ). Las respuestas de interés fueron los periodos de vibración, la fuerza cortante basal máxima, el momento volcante basal y los desplazamientos laterales máximas. Se observó una clara diferencia entre los modelos de periodo de vibración corto y largo, siendo que en este último caso se presentó un mayor acoplamiento entre el agua y la estructura; además, el parámetro DE resultó muy influyente en todas las respuestas de interés. Se formuló un modelo simplificado que permite obtener las respuestas de interés de manera rápida y confiable, con un margen de error promedio de 7%.

MÉTODO SIMPLIFICADO PARA EL ANALISIS ESTRUCTURAL DE PLATAFORMAS MARINAS DE BASE FIJA SOMETIDAS A CARGAS DE OLEAJE

Las plataformas marinas son estructuras de acero que se encuentran en un ambiente rodeado por el agua de mar cumpliendo diferentes funciones como la exploración y explotación de recursos fósiles. Tal como es común en las estructuras, las plataformas marinas también tienen una vida útil, lo que significa que debe evaluarse su integridad estructural cada cierto periodo de tiempo. Por tal motivo, es necesario conocer el comportamiento estructural. Para cubrir tal necesidad en este trabajo se propone un método simplificado que permite obtener las respuestas elásticas de la estructura tales como: el periodo fundamental de vibración, el desplazamiento lateral máximo, la fuerza axial máxima y el momento flector máximo sobre el elemento más solicitado. Para lograr tal objetivo se seleccionó un conjunto de cinco plataformas marinas y se realizó el análisis dinámico para determinar las respuestas reales. Luego se estudiaron las características fundamentales de la estructura tales como: la altura total, la profundidad sumergida, los diámetros de los elementos principales y secundarios, el tipo de arriostre, y la fijación al fondo marino, y también se estudiaron las características correspondientes al oleaje tales como: la altura de la ola, el periodo de la ola. De esta manera, fue factible analizar éste tipo no convencional de estructuras en forma paramétrica mediante un conjunto de casos generados mediante una combinatoria. Las estructuras paramétricas también fueron analizadas debido a la acción de las cargas del oleaje obteniéndose respuestas que fueron calibradas con respuestas reales obtenidas inicialmente. Cada una de las respuestas de interés de la estructura se graficaron teniendo en cuenta la variación de los parámetros adoptados. Se analizó la forma en que la respuesta varía cuando variaron los parámetros elegidos y se apreció la tendencia que mostraba cada gráfica. Se propuso expresiones analíticas que pueden ser usadas para estimar las respuestas como el periodo fundamental de vibración, el desplazamiento lateral máximo, la fuerza axial máxima y el momento flector máximo. De este trabajo se obtuvo conclusiones cualitativas y cuantitativas. Las conclusiones cualitativas fueron: Los parámetros considerados son válidos para representar la estructura y las condiciones que lo rodean. El modelo simplificado empleado resulta muy útil para realizar un análisis dinámico y obtener respuestas de interés de una manera ágil. Las conclusiones cuantitativas extraídas fueron: Las expresiones propuestas otorgan una buena aproximación alcanzando errores relativos máximos del 12% para la estimación del periodo fundamental de la estructura, 30% para la estimación del desplazamiento lateral máximo de la estructura, 32% para la estimación de la fuerza axial máxima y 29% en la estimación del momento flector máximo en el elemento más solicitado, valores útiles para obtener referencias iniciales de las respuestas de interés.