Large amplitude vibration of thermo-electro-mechanically stressed FGM laminated plates

This paper presents a large amplitude vibration analysis of pre-stressed functionally graded material (FGM) laminated plates that are composed of a shear deformable functionally graded layer and two surface-mounted piezoelectric actuator layers. Nonlinear governing equations of motion are derived within the context of Reddy's higher-order shear deformation plate theory to account for transverse shear strain and rotary inertia. Due to the bending and stretching coupling effect, a nonlinear static problem is solved first to determine the initial stress state and pre-vibration deformations of the plate that is subjected to uniform temperature change, in-plane forces and applied actuator voltage. By adding an incremental dynamic state to the pre-vibration state, the differential equations that govern the nonlinear vibration behavior of pre-stressed FGM laminated plates are derived. A semi-analytical method that is based on one-dimensional differential quadrature and Galerkin technique is proposed to predict the large amplitude vibration behavior of the laminated rectangular plates with two opposite clamped edges. Linear vibration frequencies and nonlinear normalized frequencies are presented in both tabular and graphical forms, showing that the normalized frequency of the FGM laminated plate is very sensitive to vibration amplitude, out-of-plane boundary support, temperature change, in-plane compression and the side-to-thickness ratio. The CSCF and CFCF plates even change the inherent hard-spring characteristic to soft-spring behavior at large vibration amplitudes. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Postbuckling of piezoelectric FGM plates subject to thermo-electro-mechanical loading

In this paper, we examine the postbuckling behavior of functionally graded material FGM rectangular plates that are integrated with surface-bonded piezoelectric actuators and are subjected to the combined action of uniform temperature change, in-plane forces, and constant applied actuator voltage. A Galerkin-differential quadrature iteration algorithm is proposed for solution of the non-linear partial differential governing equations. To account for the transverse shear strains, the Reddy higher-order shear deformation plate theory is employed. The bifurcation-type thermo-mechanical buckling of fully clamped plates, and the postbuckling behavior of plates with more general boundary conditions subject to various thermo-electro-mechanical loads, are discussed in detail. Parametric studies are also undertaken, and show the effects of applied actuator voltage, in-plane forces, volume fraction exponents, temperature change, and the character of boundary conditions on the buckling and postbuckling characteristics of the plates. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Theoretical and experimental studies of unbraced tubular trusses allowing for torsional stiffness

This paper describes the buckling phenomenon of a tubular truss with unsupported length through a full-scale test and presents a practical computational method for the design of the trusses allowing for the contribution of torsional stiffness against buckling, of which the effect has never been considered previously by others. The current practice for the design of a planar truss has largely been based on the linear elastic approach which cannot allow for the contribution of torsional stiffness and tension members in a structural system against buckling. The over-simplified analytical technique is unable to provide a realistic and an economical design to a structure. In this paper the stability theory is applied to the second-order analysis and design of the structural form, with detailed allowance for the instability and second-order effects in compliance with design code requirements. Finally, the paper demonstrates the application of the proposed method to the stability design of a commonly adopted truss system used in support of glass panels in which lateral bracing members are highly undesirable for economical and aesthetic reasons.

Unsaturated diffusivity functions for concrete derived from NMR images

Deterioration of concrete or reinforcing steel through excessive contaminant concentration is often the result of repeated wetting and drying cycles. At each cycle, the absorption of water carries new contaminants into the unsaturated concrete. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is used with large concrete samples to observe the shape of the wetting profile during a simple one-dimensional wetting process. The absorption of water by dry concrete is modelled by a nonlinear diffusion equation with the unsaturated hydraulic diffusivity being a strongly nonlinear function of the moisture content. Exponential and power functions are used for the hydraulic diffusivity and corresponding solutions of the diffusion equation adequately predict the shape of the experimental wetting profile. The shape parameters, describing the wetting profile, vary little between different blends and are relatively insensitive to subsequent re-wetting experiments allowing universal parameters to be suggested for these concretes.

Geometric nonlinear analysis of thin plates by a refined nonlinear non-conforming triangular plate element

Based on the refined non-conforming element method for geometric nonlinear analysis, a refined nonlinear non-conforming triangular plate element is constructed using the Total Lagrangian (T.L.) and the Updated Lagrangian (U.L.) approach. The refined nonlinear non-conforming triangular plate element is based on the Allman's triangular plane element with drilling degrees of freedom [1] and the refined non-conforming triangular plate element RT9 [2]. The element is used to analyze the geometric nonlinear behavior of plates and the numerical examples show that the refined non-conforming triangular plate element by the T.L. and U.L. approach can give satisfactory results. The computed results obtained from the T.L. and U.L. approach for the same numerical examples are somewhat different and the reasons for the difference of the computed results are given in detail in this paper. © 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Dynamic stability of laminated FGM plates based on higher-order shear deformation theory

This paper conducts a dynamic stability analysis of symmetrically laminated FGM rectangular plates with general out-of-plane supporting conditions, subjected to a uniaxial periodic in-plane load and undergoing uniform temperature change. Theoretical formulations are based on Reddy's third-order shear deformation plate theory, and account for the temperature dependence of material properties. A semi-analytical Galerkin-differential quadrature approach is employed to convert the governing equations into a linear system of Mathieu-Hill equations from which the boundary points on the unstable regions are determined by Bolotin's method. Free vibration and bifurcation buckling are also discussed as subset problems. Numerical results are presented in both dimensionless tabular and graphical forms for laminated plates with FGM layers made of silicon nitride and stainless steel. The influences of various parameters such as material composition, layer thickness ratio, temperature change, static load level, boundary constraints on the dynamic stability, buckling and vibration frequencies are examined in detail through parametric studies.

Projecto de estabilidade da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara

O presente trabalho, refere-se ao projecto de estabilidade, em betão armado e pré-esforçado, da Escola Superior de Enfermagem Artur Ravara, situada na zona da EXPO em Lisboa. O edifício apresenta-se com uma implantação em “L”, tendo como dimensões máximas 38,50m x 54,80m e desenvolve-se em altura por quatro pisos, dos quais, dois são enterrados. A estrutura do edifício em causa, apresenta duas juntas de dilatação, por forma a tornar desprezáveis os efeitos devidos à retracção e diminuição de temperatura, dividindo o edifício em três blocos. As suas fundações são indirectas, constituídas por estacas moldadas no terreno e respectivos maciços de encabeçamento. As lajes são fungiformes aligeiradas de moldes perdidos, de modo a permitir vencer maiores vãos, que variam entre os 6,60m e os 10,00m, e permitindo também maior rapidez de execução e maior economia. As consolas de 3,50m de vão, em laje maciça, são suportadas por vigas pré-esforçadas de secção variável. Para o cálculo automático da estrutura e da obtenção dos respectivos desenhos das armaduras, foi utilizado o programa de cálculo automático, Tricalc 7.1. O conteúdo do projecto em questão, sendo de carácter académico, não corresponde à versão real, à qual não se teve acesso. O dimensionamento das fundações, devido à fraca resistência dos solos e o dimensionamento da estrutura, devido à geometria e dimensões do edifício, permitiram enfrentar desafios interessantes. Tais desafios, deram possibilidade de enriquecer bastante os conhecimentos sobre a engenharia de estruturas.

Dimensionamento de um pavilhão industrial misto com fundações indirectas

Trabalho de Projecto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Perfil Estruturas

Dimensionamento de um edifício misto de ensacagem a construir numa instalação industrial

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil Estruturas

Dimensionamento de ligações aço-betão segundo a prEN1992-4:2013

O presente relatório documenta o estágio desenvolvido na empresa SE2P – Sociedade de Engenharia, Projeto e Planeamento Lda. no âmbito da unidade curricular de DIPRE (Dissertação/Projeto/ Estágio) do Mestrado em Engenharia Civil – Ramo de Estruturas do Instituto Superior de Engenharia do Porto. A frequência no estágio curricular teve como objetivo principal o desenvolvimento de uma ferramenta de cálculo que permitisse o dimensionamento de ligações aço-betão segundo a prEN1992-4:2013. O desenvolvimento desta ferramenta resulta da necessidade do dimensionamento de soluções leves, económicas e esteticamente agradáveis tendo em conta a uniformização da legislação existente em toda a União Europeia. Atualmente, os projetistas têm utilizado programas de cálculo automático desenvolvidos por fabricantes de sistemas de ancoragens, como é o caso do Profis Anchor da Hilti. Esses programas de cálculo têm como base de dados as Diretrizes de Aprovação Técnica Europeia, a ETAG001- anexo C para dimensionamento de ancoragens mecânicas em betão e o relatório técnico EOTA TR029 para o dimensionamento de ancoragens químicas, apresentando até métodos de cálculo simplificados para uma rápida resposta ao cliente. A publicação da prEN1992-4:2013 é um marco importante, pois há já algum tempo que a construção metálica e mista está regulamentada apresentando algumas falhas no que diz respeito às ligações aço-betão. Esta norma é o culminar de anos de pesquisas, estudos e testes efetuados aos diferentes tipos de ligação tendo em conta além dos modos de rotura possíveis, os princípios de transferência de esforços.

Modelação e dimensionamento de estruturas

O presente relatório refere-se ao trabalho desenvolvido durante o período de estágio curricular enquadrado no ciclo de estudos do Mestrado em Engenharia Civil do ISEP, Instituto Superior de Engenharia do Porto. O estágio desenvolveu-se ao longo de seis meses, desde Fevereiro até Julho de 2015, na empresa FASE S.A., em ambiente de gabinete, para a obtenção do grau de mestre em Engenharia Civil. Durante o período de estágio foram desenvolvidos projetos de estabilidade de estruturas metálicas e de betão armado, desde a fase de conceção, pré-dimensionamento, modelação numérica e análise de resultados, dimensionamento final, até à produção das peças desenhas e escritas constituintes de um projeto de estruturas. Foi possível analisar e dimensionar estruturas através de programas de cálculo automático e ferramentas de cálculo que serão referidas no presente relatório. Neste relatório será descrita pormenorizadamente a elaboração de um projeto em betão armado em todas as suas vertentes. Apresentam-se também as metodologias de cálculo empregues. No culminar, enunciam-se algumas conclusões de carácter geral decorrentes do trabalho desenvolvido.

ISO 9001:2000 - advantages and obstacles in the portuguese construction business

Innovations in Structural Engineering and Construction - ISEC, 2008

A construção de um currículo de project-based learning: o currículo ideal e o currículo formal

O objetivo deste trabalho é apresentar os resultados da análise das concepções de dois protagonistas de uma reforma curricular que está sendo implementada numa escola de engenharia. A principal característica do novo currículo é o uso de projetos e oficinas como atividades complementares a serem realizadas pelos estudantes. As atividades complementares acontecerão em paralelo ao trabalho realizado nas disciplinas sem que haja uma relação de interdisciplinaridade. O novo currículo está sendo implantado desde fevereiro de 2015. Segundo Pacheco (2005) há dois momentos, dentre outros, no processo de mudança curricular, o currículo “ideal”, determinado por dimensões epistemológica, política, econômica, ideológica, técnica, estética, e histórica e, que recebe influência direta daquele que idealiza e cria o novo currículo e, o currículo “formal” que se traduz na prática implementada na escola. São essas duas etapas estudadas nesta pesquisa. Para isso serão considerados como fontes de dados dois protagonistas, um mais ligado à concepção do currículo e outro da sua implementação, a partir dos quais se busca compreender as motivações, crenças e percepções que, por sua vez, determinam a reforma curricular. Entrevistas semiestruturadas foram utilizadas como técnica de pesquisa, com o propósito de se entender a gênese da proposta e as mudanças entre essas duas etapas. Os dados revelam que mudanças aconteceram desde a idealização até a formalização do currículo, motivadas por demandas do processo de implementação, revela ainda diferenças na visão de currículo e a motivação para romper com padrões na formação de engenheiros no Brasil.

Pultrusion of fibre reinforced thermoplastic pre-impregnated materials

Fibre reinforced thermoplastic pre impregnated materials produced continuously by diverse methods and processing conditions were used to produce composites using pultrusion. The processing windows used to produce these materials and composites profiles were optimized by using the Taguchi / DOE (Design of Experiments) methods. Composites were manufactured by pultrusion and compression moulding and subsequently submitted to mechanical testing and microscopy analysis. The obtained results were compared with the expected theoretical ones predicted from the Rule of Mixtures (ROM) and with those of similar engineering conventional available materials. The results obtained shown that produced composites have adequate properties for applications in common and structural engineering markets.