Resumo Os consolos curtos de concreto armado são componentes caracterizados por representarem situações típicas de descontinuidade geométrica e estática. Para o seu dimensionamento, em geral, não é válida a teoria clássica da flexão. Com o método das bielas, um modelo de treliça autoequilibrada surge como uma representação das trajetórias de tensões principais nesses componentes. No contexto de obtenção dos modelos de bielas, a otimização topológica é uma técnica indicada para um processo automatizado. Combinado com uma análise numérica em elementos finitos, a formulação do método SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization), que é definida com o critério da mínima energia de deformação com restrição de volume, é utilizada para a definição dos modelos com o software ABAQUS® v. 6.14.1. Assim, com a distribuição de material após a otimização e a validação feita a partir de recomendações normativas, mostra-se que a ferramenta é eficaz no auxílio no desenvolvimento de modelos de bielas.

Abstract Reinforced concrete short corbels are components characterized to represent typical conditions of geometrical and static discontinuity. In general, the classical bending theory is not valid for their design. With the strut and tie method, a model of a self-balanced truss, a strategy of representation of the principal stress flow appears as a representation of the trajectories of the main stresses in these components. Within the context of obtaining the strut and tie models, topology optimization is an indicated technique for an automated process. Combined with a numerical analysis based on finite elements, the SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) method formulation, which is defined with the criterion of minimum strain energy restricted by the volumetric fraction, is used for the development of the models with the ABAQUS® v. 6.14.1 software. Therefore, with the material distribution posterior to the optimization and the validation based on normative codes, it is demonstrated that the tool is effective in the development of strut and tie models.

RESUMO O conhecimento acerca das propriedades mecânicas dos materiais é de grande importância para aplicações de engenharia. O estudo dessas propriedades é necessário para o desenvolvimento de novos equipamentos ou produtos e uma importante propriedade é a resistência à fadiga. O objetivo deste trabalho é apresentar o projeto e construção de uma máquina para ensaio de fadiga por flexão. O projeto da máquina foi dividido em subconjuntos distintos denominados estrutural, dinâmico e de controle e coleta de dados, sendo cada subconjunto formado por peças e acessórios necessários para a realização dos ensaios de fadiga. Neste contexto, merece destaque a concepção de um novo sistema que permite a variação da tensão aplicada durante o ensaio, o qual é mais simples e não menos eficiente em comparação àqueles tradicionalmente utilizados em máquinas comerciais do mesmo porte. Ensaios preliminares foram realizados utilizando corpos de prova de aço ABNT 1020 no estado recozido e os resultados indicaram que a máquina apresenta desempenho satisfatório, pois foi possível a realização dos testes, o registro dos resultados e a consequente obtenção de dados confiáveis para elaboração da curva de Wöhler.

ASBTRACT Knowledge regarding properties of materials is of utmost importance for engineering applications. The study of these properties is crucial for the development of new equipment or products and an important property is the fatigue resistance of materials. The goal of this work is to design and build a fatigue machine for bending tests. Machine design has been split in different groups, namely structural, dynamic and control and data acquisition, each of them consisting of parts and accessories required to perform fatigue tests. A novel system for variation of the applied stress was developed, which is simpler and as effective as those traditionally used in commercial machines. Validation tests were performed using annealed AISI 1020 steel specimens and indicated that the machine presents satisfactory performance, thus allowing the generation of reliable data for plotting Wöhler curve.