Um modelo elasto-viscoplástico para análise de peças de concreto estrutural, submetidas a estados planos de tensão, através do método dos elementos finitos

O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, para o estudo de peças de concreto armado e protendido submetidas a estados planos de tensão. O estudo abrange situações de carga de curta e longa duração, onde consideram-se fluência e retração do concreto e relaxação do aço. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para descrever o comportamento dos materiais. Implementou-se um modelo de camadas superpostas para melhor representar o comportamento do concreto, onde o material é composto de diversas camadas que sofrem a mesma deformação. Cada camada possui diferentes características materiais e a tensão total é obtida pela soma das diferentes contribuições de cada camada. Para a fissuração da concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em conta a contribuição do concreto entre fissuras. Tanto a amadura passiva como a de pratensão são introduzidas no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. Os deslocamentos ao longo da armadura são referenciados aos deslocamentos nodais do elemento de concreto. Deste modo, obtém-se uma matriz de rigidez para a armadura com as mesmas dimensões que a matriz de rigidez do elemento de concreto, A matriz de rigidez do elemento concreto-aço é a soma das duas matrizes. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Os resultados obtidos com esse programa computacionai são comparados com valores experimentais disponíveis.

Incidência de manifestações patológicas em unidades escolares na região de Porto Alegre : recomendações para projeto, execução e manutenção

Este estudo tem como objetivo fornecer subsídios para o desenvolvimento de um sistema de manutenção de prédios públicos escolares, a partir de informações fornecidas pelos usuários. Visando estabelecer as bases teóricas para o estudo foi realizada a revisão bibliográfica, abordando as disciplinas atualmente aplicadas à construção civil (Desempenho, Durabilidade e Vida Útil, Manutenção e Patologia). A partir dos resultados obtidos pelo levantamento de incidências, foram identificadas e diagnosticadas as manifestações que fossem mais significativas em relação a aspectos de segurança estrutural, funcionamento e custos. Finalmente, foram desenvolvidas curvas de degradação para os componentes da edificação, as quais foram utilizadas para a proposta de um sistema de manutenção.

Projeto de um sistema de informação para o gerenciamento de obras de construção civil

A presente pesquisa tem por objetivo propor e estruturar uma ferramenta de apoio gerencial que efetive a Gerência do processo Construção Civil ao nível da Obra. Para tanto, analisou-se como se desenvolve a Gerência: Planejamento, Programação e Controle. A partir daí modelou-se o processo Construção Civil como processo produtivo. A consideração, no contexto da Construção civil, das citadas três etapas da Gerência, juntamente com a consideração de conceitos atualizados sobre Sistemas de Informações Gerenciais nortearam a proposição, o projeto e a implementação de um Sistema de Informações para o Gerenciamento de Obras - SIGOB. O sistema proposto é apresentado em detalhes neste trabalho.

Análise de barragens de gravidade de concreto considerando a fase construtiva e a interação dinâmica barragem-reservatório-fundação

o objetivo deste trabalho é a análise de barragens de gravidade de concreto desde a faseda sua construção até sua completa entrada em serviço. Inicialmente é feita a análise da fase construtiva, onde o problema fundamental é devido às tensões térmicas decorrentes do calor de hidratação. O método dos elementos finitos é empregado para a solução dos problemasde transferência de calor e de tensões. A influência da construção em camadas é introduzidaatravés da redefinição da malha de elementos finitos, logo após o lançamento de cadacamada de concreto. Uma atenção especial é dada ao problema de fissuração em estruturas de concreto simples.Algunsmodelos usuais são apresentados, discutindo-se a eficiência dos mesmos. Os modelosde fissuração distribuída têm sido preferidos, em virtude dos vários inconvenientes apresentados pelas formulações discretas. Esses modelos, entretanto, fornecem resultados dependentesda malha de elementos finitos e alguma consideração adicional deve ser feita para corrigiressas distorções. Normalmente, tenta-se corrigir esse problema através da adoção de umaresistênciaà tração minorada que é definida em função da energia de fratura do material. Neste trabalho, é demonstrado que esse procedimento não é satisfatório e é proposta uma novaformulaçãopara a análise de grandes estruturas de concreto. A análise das tensões na etapa de construção da barragem é feita com o emprego de um modelo constitutivo viscoelástico com envelhecimento para o concreto. Em virtude do envelhecimento,a matriz de rigidez da estrutura é variável no tempo, devendo ser redefinida e triangularizadaem cada instante. Isto leva a um grande esforço computacional, sobretudo, quandoa barragem é construída em muitas camadas. Para evitar esse inconveniente, adota-se um procedimento iterativo que permite que a matriz de rigidez seja redefinida em poucas idadesde referência. Numa segunda etapa da análise, a barragem é submetida à pressão hidrostática e a uma excitação sísmica. A análise dinâmica é realizada considerando-se o movimento do sistema acoplado barragem-reservatório-fundação. O sismo é considerado um processo estocásticonão estacionário e a segurança da estrutura é determinada em relação aos principais modos de falha

Estudo sobre a potencialidade de uso das escórias de aciaria como adição ao concreto

A geração de resíduos tem se mostrado um problema de preocupação mundial crescente. Muitos rejeitos, sejam industriais ou urbanos, muitas vezes acabam por poluir o meio-ambiente, causando problemas de armazenagem de certos materiais. Além disso, materiais alternativos a partir desses rejeitos podem ser mais baratos, apresentando muitas vezes características de desempenho melhores que os materiais convencionais. As siderúrgicas, em nível mundial, vêm enfrentando um problema comum, que consiste no que fazer para que a totalidade da escória gerada no refino do aço em aciarias elétricas ou à oxigênio tenha uma solução de aproveitamento melhor do que vem sendo feito atualmente. Na fabricação do aço as escorias são geradas em duas etapas: a primeira provém do chamado refino oxidante (forno elétrico a arco ou convertedor à oxigênio) e a segunda do refino redutor em processos de metalurgia na panela (forno-panela). Este trabalho tem como objetivo principal o de apontar potencialidades de uso da escória de aciaria elétrica, com destaque para a proveniente do forno-panela (escória do refino redutor), na indústria da construção civil através de testes em que a escória é utilizada, após moagem, como adição ao cimento Portland comum. Inicialmente foram realizados ensaios de viabilização para se testar a pozolanicidade, resistência à compressão, expansibilidade e profundidade de carbonatação de concretos gerados com diversas adições de escórias de aciaria elétrica. Comprovada a sua viabilidade partiu-se para os ensaios complementares do trabalho utilizando-se somente uma escória do refino redutor. Nesta segunda etapa foram realizados ensaios de caracterização de todos materiais estudados, ensaios de expansibilidade, ensaios mecânicos e de durabilidade dos concretos gerados com esta escória e ensaios de microscopia eletrônica de varredura e de difração de raios X do material. Após o estudo realizado comprovou-se ser perfeitamente viável a utilização de até 10% da escória do refino redutor (forno-panela- FP) como adição ao cimento para produção de concretos. Inclusive, independente do tempo de estocagem da escória, pode-se constatar melhorias no concreto produzido.

Determinação experimental e teórica da resposta tranversal à ação do vento de uma torre de telecomunicações de concreto armado

o vento é uma das principais fontes de carregamento sobre estruturas altas, que quando excitadas, principalmente em sua fteqüência natural, oscilam transversalmente. Este movimento é produzido pelo desprendimento de vórtices, pelas forças oriundas do movimento da estrutura e pela componente lateral da turbulência atmosférica, com grandes deslocamentos na direção transversal àincidência do vento. Este trabalho tem por objetivo a determinação da resposta transversal de uma torre de telecomunicações de concreto armado, de seção transversal circular, através de estudo experimental em túnel de vento e previsões teóricas. O programa experimental inclui medições em modelos estático e dinâmico, envolvendo a simulação do escoamento em tomo de corpos cilíndricos circulares, o qual é fortemente afetado pelo número de Reynolds, pelas características da turbulência, pela rugosidade superficial do cilindro, pelos efeitos de tridimensionalidade e pela interação fluido-estrutura. A resposta obtida através de ensaios em modelo reduzido será comparada com a indicada por determinados modelos matemáticos, incluindo alguns processos normativas. Foram determinadas as respostas longitudinal e transversal a partir de enS810S aeroelásticos em escoamento uniforme e suave e deslizante e turbulento. Comparando a resposta transversal obtida em túnel de vento com a indicada pelos modelos matemáticos e processos normativos, observa-se que a resposta transversal máxima obtida através dos ensaios em túnel de vento ocorre a uma velocidade média no topo da torre superior à velocidade determinada a partir dos modelos matemáticos. Essa diferença pode ser explicada pela diminuição do St no topo da estrutura, fator não considerado pelos métodos teóricos. Também foi observado que a resposta transversal por desprendimento de vórtices em escoamento uniforme e suave é mínima. Esta aparente contrariedade, para a gama de velocidades na qual esperar-se-ia a resposta transversal máxima, deve-se ao fato de estar o escoamento na vizinhança do Re crítico. Por sua vez, constata-se que a resposta transversal flutuante, obtida em escoamento deslizante e turbulento com p=O,23, é devida principalmente à componente lateral da turbulência atmosférica. Esta situação não se rep ete no caso do escoamento com p=O,ll, para o qual a resposta transversal é devida ao desprendimento de vórtices, sendo semelhante, em magnitude, aos valores obtidos pelos modelos matemáticos. Nos casos acima, para a gama de velocidades na qual foi registrada a resposta transversal máxima, o escoamento em tomo do modelo encontrava-se no regime supercrítico.

Uma proposta para projeto de rede de acesso em telefonia celular

Esse trabalho apresenta um estudo envolvendo uma proposta para os procedimentos de projeto de redes de acesso, aplicado à telefonia móvel celular. O trabalho foi desenvolvido através de uma pesquisa-ação. O projeto de redes de acesso é um assunto bastante antigo em telefonia, mas, em se tratando de telefonia móvel, passa a ser uma novidade. Inicialmente, foi realizado um estudo teórico, buscando as tecnologias disponíveis no mercado, tais como as sugeridas por fornecedores de equipamentos. Foram consideradas também as modificações feitas em teorias das redes de acesso da telefonia fixa. O resultado do estudo teórico forneceu uma base para seguir o trabalho, aplicando o modelo em um estudo real. Posteriormente, foi desenvolvido um estudo prático, envolvendo o planejamento da rede de acesso ao anel óptico norte. A abordagem proposta contempla as seguintes etapas: (i) estudo detalhado das configurações, em busca de uma configuração básica a ser expandida em toda a rede; (ii) desenho da rede, propondo um método de desenho de rede de acesso, aplicado à rede da Telefônica Celular nas estações existentes; (iii) otimização do desenho da rede, buscando soluções para as inviabilidades apresentadas no desenho ideal; e (iv) a concretização do trabalho, com o desenho de rede proposto para implementação em campo. A abordagem desenvolvida neste estudo auxilia o projetista nas etapas de planejamento de redes de acesso. Seguindo a abordagem proposta, desenvolvida junto à telefonia celular, tem-se maior facilidade no gerenciamento e nas tomadas de decisão, principalmente em momentos de expansão da rede.

Estudo sobre modelos de fissuração de peças de concreto armado via método dos elementos finitos

o objetivo desta tese é apresentar dois modelos distintos para representar as fissuras em peças de concreto armado: um do tipo distribuído e outro do tipo incorporado. Os modelos de fissura incorporada se baseiam no conceito de descontinuidades incorporadas dentro do campo de deslocamento do elemento finito padrão. Já nos modelos de fissura distribuída a descontinuidade do campo de deslocamentos causada pela fissura é espalhada ao longo do elemento. O modelo distribuído proposto apresenta um diagrama tensão-deformação multilinear e sua calibragem é feita, segundo o Código Modelo CEB-FIP 1990, através de ensaios de tirantes de concreto armado. O modelo incorporado implementado é baseado no modelo de Dvorlcin, CuiMo e Gioia, o qual não inclui a contribuição da armadura no equilíbrio interno de forças do elemento. A inclusão da parcela da armadura é feita através de um modelo de transferência de tensão por aderência, conforme Russo, Zingone e Romano, Russo e Romano e FIE - Bulletin 10. Para representar o comportamento do concreto intacto, utiliza-se o modelo constitutivo de Ottosen. Trata-se de um modelo elástico não-linear, tridimensional, que utiliza valores secantes dos parâmetros do material. Já para simular o comportamento das barras de aço da armadura, emprega-se o modelo incorporado desenvolvido por Elwi e Hrudey. Neste modelo, permite-se uma disposição arbitrária das barras de aço no interior dos elementos de concreto. O modelo constitutivo adotado para a armadura é do tipo elasto-plástico com endurecimento. Por fim, alguns exemplos numéricos são analisados com o objetivo de comprovar a eficácia dos dois modelos propostos.

Análise de pilares esbeltos de concreto armado confinados através do método dos elementos finitos

o confinamento é uma técnica que tem sido cada vez mais aplicada no reforço e reabilitação de peças comprimidas de concreto, com o objetivo de aumentar sua capacidade resistente e recuperá-las de eventuais deteriorações. Este trabalho apresenta um modelo não-linear fisico e geométrico, baseado no Método dos Elementos Finitos, para a análise de pilares esbeltos de concreto armado, sob estado triplo de tensões. Neste estudo, são utilizados elementos finitos isoparamétricos tridimensionais para o concreto e um modelo incorporado de armadura. O comportamento do concreto é descrito por um modelo elasto-viscoplástico, que permite a análise da estrutura sob cargas de curta e longa duração. Para representação do concreto ao longo do tempo, utiliza-se um modelo de camadas superpostas. A fissuração do concreto é representada através de um modelo de fissuras distribuídas, onde se considera a contribuição do concreto entre fissuras. É admitida aderência perfeita entre os materiais. O aço é modelado como um material elastoplástico perfeito ou com endurecimento linear, e os materiais utilizados para confinamento, como os compósitos de fibras de carbono, são modelados como um caso particular do modelo elastoplástico definido para o aço. O modelo não-linear geométrico foi desenvolvido com base na formulação Lagrangeana Total. Consideram-se grandes deslocamentos e pequenas deformações. Os resultados obtidos através do modelo computacional são cOnITontados com resultados experimentais disponíveis na literatura, de modo a validar o modelo matemático e a metodologia numérica. Boa correlação é obtida entre os resultados numéricos e experimentais, que confirmam estudos prévios realizados por diversos autores, na medida em que são verificados significativos ganhos de resistência e/ou ductilidade em pilares comprimidos de concreto, devido ao confinamento.

Residências para idosos : critérios de projeto

O propósito desta dissertação é o estudo e a análise de aspectos históricos de composição e de conforto ambiental de edifícios residenciais para idosos, com o objetivo de criar bases de desenho para a composição arquitetônica, tanto de unidades de moradia quanto de edifícios, visando minimizar o consumo de energia e atender aos aspectos de conforto ambiental. Através de uma breve revisão histórica, faz-se o reconhecimento e o acompanhamento de algumas das manifestações mais representativas de diferentes períodos. Analisa-se como evoluíram os espaços para cuidado de idosos, a forma de concebê-los, o programa e as composições arquitetônicas determinantes da forma do edifício como resposta à sua organização funcional e a forma dos ambientes interiores como resposta às necessidades funcionais do usuário. Analisa-se como o espaço pode influenciar no comportamento do idoso, como pode melhorar ou prejudicar seu tratamento terapêutico. Para tanto, investigam-se os fatores ambientais que podem propiciar determinadas sensações, com a finalidade de serem as atividades realizadas confortavelmente. Determinam-se, as medidas mínimas para os espaços em função da antropometria dos idosos; as medidas ergonométricas do mobiliário e as relações funcionais mais convenientes para os ambientes. Posteriormente, com o propósito de criar uma ambiência geral do espaço adequada às características físicas e psíquicas do idoso, analisa-se e determina-se de que modo os aspectos de conforto ambiental influenciam na caracterização dos espaços e são feitas algumas recomendações visando ao conforto térmico, visual e acústico. Finalmente, apresenta-se um panorama geral da situação das residências para idosos em Porto Alegre, com abordagem crítica na perspectiva dos aspectos estudados, valorizando e indicando os critérios de composição adotados.

Contribuição a inspeção e a avaliação da segurança de estruturas acabadas de concreto armado

Neste trabalho abordam-se as questões relevantes de uma avaliação analítica de estruturas acabadas, apresentando-se os aspectos fundamentais quanto à inspeção e verificação da sua segurança. Primeiramente, apresenta-se os métodos de avaliação, enfatizando-se as vantagens e restrições do emprego de cada método. Quanto à inspeção, são apresentados e discutidos os principais ítens que devem ser verificados nas estruturas acabadas. :t:nfasemaior é dada à inspeção da resistência do concreto, discutindo-se aspectos de sua variação nas ~struturas e apresentando-se os métodos de ensaio empregados. É proposta uma metodologia para a inspeção do concreto, racionalizando-se o emprego dos métodos não-destrutivos. Por fim, destaca-se os aspectos teóricos da verificação da segurança nas estruturas acabadas e as principais diferenças quanto à introdução da segurança nos projetos de novas estruturas.

Análise elastoplástica de grelhas planas de concreto armado

O objetivo deste trabalho é apresentar um programa computacional para analisar problemas elastoplásticos com pequenas deformações em grelhas planas de concreto armado, utilizando o método dos deslocamentos. O material é definido através de um critério de escoamento generalizado que leva em consideração o efeito dos esforços de corte, momento fletor e momento torsor nas seções críticas e apresenta endurecimento isótropo. Uma solução incremental empregando o método da matriz de rigidez tangente foi adotado. Algumas comparações foram feitas com resultados experimentais, numéricos e teóricos.

Aplicação da teoria de dano na análise do comportamento viscoelástico de estruturas de concreto

A presente dissertação de mestrado tem por assunto a representação do comportamento mecânico do concreto sob cargas de curta e longa duração, incluindo efeitos não-lineares. Para tal fim trabalha-se com equações baseadas na teoria do dano contínuo. São propostas equações para o caso triaxial e, baseado nelas, é implementado um programa computacional. Com diversos exemplos verifica-se que: a) A solução numérica aproxima bem os resultados teóricos. b) O comportamento do modelo representa bem as características qualitativas do concreto. c) O modelo permite aproximar bem alguns resultados experimentais, mas ainda deve ser aperfeiçoado, particularmente no que refere-se à identificação de parâmetros.

Projeto piloto de beneficiamento industrial de resíduos sólidos gerados na CEASA/POA

o presente trabalho tem como propósito validar o projeto piloto, cujo objetivo é modificar uma realidade existente no método de descarte dos resíduos sólidos gerados na CEASA-POA, objetivando diminuir o desperdício de alimentos e reduzir a poluição ambiental, - - em sua maioria são resíduos de alta qualidade. No modelo atual os resíduos sólidos de hortiftutigranjeiros da CEASA-POA, são quase que integralmente descartados no aterro sanitário, mas que podem e devem ser reprocessados, via novo ciclo produtivo. Em pesquisa realizada, encontramos outros dois tipos de atividades. desenvolvidas, nas demais CEASAS existentes no país, inclusive na CEASA-POA. O reaproveitamento dos resíduos em condições para consumo humano, com a existência de um banco de alimentos, onde os atacadistas doam produtos que não estão em boas condições para venda, por motivos diversos, mas em condições para alimentação humana em Curitiba-PR esta doação sofre um processo de industrialização, resultando na fabricação de uma sopa enlatada, distribuida a entidades assistenciais Existe também, o descarte seletivo dos resíduos para produção de adubo composto orgânico. A partir deste trabalho, apresenta-se uma terceira alternativa, que é o processamento dos resíduos sólidos gerados na CEASA - Porto Alegre-RS, em uma planta piloto, com a finalidade de obter-se um complemento para ser ofertado na alimentação de anlinais. Através de um estudo prévio com o mapeamento de toda a CEASA, consistindo na localização, quantificação e qualificação de todos os resíduos sólidos gerados na CEASA. Os valores obtidos foram ao longo de quatro meses, com a geração média de 30 toneladas de resíduos hortiftutigranjeiros por dia. De posse das informações levantadas, foi proposto este presente projeto piloto, em beneficiar uma pequena parte destes resíduos. O método utilizado para obtenção da ração, foi o processo de desidratação via evaporação térmica, obtendo-se um complemento alimentar, com teor de proteína brota média na ordem de 10,3%, excelente aceitação pelos bovinos e suínos. Assim, espera-se que este projeto piloto, proposto, elaborado e executado com sucesso, justifique a implementação de equipamentos de grande porte, com capacidade de processar o total do descarte, em escala industrial Podendo ser reproduzido nas demais CEASAS de nosso Estado e Pais, evitandose assim o desperdício de alimentos, e aumento do tempo de vida útil dos aterros sanitários com maior preservação do meio ambiente.

Projeto mecânico do mecanismo de aplicação de carga do sistema de deslocamento longitudinal e vertical de um simulador de teste acelerado de pavimentos rodoviários

O presente trabalho trata do desenvolvimento do projeto mecânico do mecanismo de aplicação de carga do sistema de deslocamento longitudinal do Simulador de Tráfego UFRGS DAERlRS. Esta é uma máquina utilizada para executar teste acelerado em pavimentos rodoviários. O sistema mecânico que executa o deslocamento longitudinal é composto de um chassi tipo carro que se movimenta de forma alternada dentro de uma estrutura metálica ao longo de 12 metros. Neste sistema mecânico deverá estar acop1ado um par de pneus para fazer a aplicação da carga por rolamento sobre a pista que estará sendo testada pelo simulador de tráfego. A cada ciclo completo um atuador hidráulico fará o respectivo carregamento sobre o garfo que guia os pneus, num único sentido, ou seja, no retomo o atuador suspende este mesmo garfo garantindo que não haja contato com a pista. A magnitude da carga aplicada deverá ser mantida constante e devidamente monitorada no decorrer dos ensaios. Para isso, conta-se com a imp1ementação de elementos elásticos e células de carga no conjunto. Para o desenvolvimento deste estudo foi empregada uma metodologia para o processo de projeto que se desdobra em quatro fases principais: Projeto Informacional, Projeto Conceitual, Projeto Preliminar e Projeto Detalhado. Tem-se como resultado deste 1rabalho o projeto mecânico do mecanismo de aplicação de carga do Simulador de Tráfego UFRGS-DAERlRS que poderá ser facilmente fabricado e imp1ementado no equipamento existente. O projeto foi elaborado considerando os itens montagem, manutenção e operação, o que resultará em aumento da sua performance durante sua utilização.