• Carta do Editor Editorial

    Batista, Eduardo de Miranda
  • Vertedores portáteis em microbacias de drenagem Geociências

    Costa, Fernanda Martineli; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Silva, Eder Fonseca

    Abstract in Portuguese:

    A necessidade crescente de conhecimento das condições hídricas em pequenas bacias exige técnicas de pesquisa mais práticas e aprimoradas. A vazão é fundamental em estudos hidrológico/ hidrogeológicos e pode ser determinada por vários métodos. Nesse artigo, procura-se analisar a técnica dos vertedores portáteis, uma alternativa de determinação de pequenas vazões, ainda pouca conhecida em âmbito nacional. Para tanto, foram tomadas, manualmente, duas a três medidas diárias de vazão em dez microbacias de drenagem localizadas na bacia do rio Maracujá, afluente do alto rio das Velhas, Estado de Minas Gerais. Foram utilizados vertedores dos tipos triangular, retangular e trapezoidal Cipoletti, construídos com chapas de aço galvanizado de 4 a 6mm de espessura. Os resultados mostraram tratar-se de técnica confiável, prática e econômica de medir a vazão. Embora os picos de vazão nem sempre tenham sido registrados, seja pelo transbordamento do vertedor, como pelo intervalo de leitura longo, foi sempre possível caracterizar o período de recessão. Assim, pode-se determinar o fluxo de base, o coeficiente de recessão e outros índices hídricos aplicáveis em estudos indiretos de caracterização hidrogeológica.

    Abstract in English:

    The increasing need for the characterization of hydrological conditions of catchments demands better and more practical research techniques. The streamflow characterization is fundamental for hydrological/ hydrogeological studies and it can be determined by several methods. This paper intends to analyze the portable weir technique, an alternative methodology for low flow determination, still relatively unknown in Brazil. Two to three streamflow measurements a day were manually taken in ten catchments of the Maracujá basin, a tributary of the Alto Rio das Velhas river in the State of Minas Gerais. Three kinds of weir were used: triangular, rectangular and trapezoidal Cipoletti, all of them constructed with 4-6 mm thick galvanized iron plate. The results showed that this is a practical, reliable and economic technique of measuring low flows. Even though the peak flows were occasionally not recorded, either because of the weir overflow or because of the long recording period. The recession period was always well recorded, allowing the determination of the baseflow, the recession coefficient and other hydrological indices, which are useful in the indirect method of hydrogeological characterization.
  • Pilar-barreira entre painéis de lavra para a mina de carvão Mineração

    Zingano, André Cezar; Koppe, Jair Carlos; Costa, João Felipe C.L.

    Abstract in Portuguese:

    A função de um pilar-barreira é proteger o painel de lavra em operação contra a transferência de pressões imposta pelos painéis de lavra adjacentes nos quais os pilares foram recuperados. No caso das minas de carvão em Santa Catarina, o pilar-barreira tem função de proteger o eixo da mina e os painéis em atividade contra a ruptura de pilares inesperada dos painéis de lavra antigos que já encerraram sua operação. O objetivo desse trabalho é verificar a validade do método empírico para o dimensionamento de pilar-barreira apresentado em Peng (1986) por meio da simulação numérica de uma geometria de lavra-padrão, que é aplicada para minas de carvão. Modelos numéricos em duas dimensões foram construídos obedecendo à geometria dos pilares do eixo e do painel de lavra para diferentes profundidades da camada Bonito. Foram consideradas as propriedades das materiais que formam o sistema piso-pilar-teto. Os resultados mostram que o método empírico é válido para a geometria projetada, onde os pilares do eixo não sofrem sobrecarga devido à lavra do painel e nem o teto sofre ruptura devido à redistribuição das tensões.

    Abstract in English:

    The function of the barrier pillar is to protect the mining panel in activity from the abutment load of adjacent mining panels that were mined. In the case of underground mines in Santa Catarina State, the barrier pillar has functioned to protect the main entries of the mine against pillar failure from old mining panels. The objective of this paper is to verify the application of the empirical method to design barrier pillars as proposed by Peng (1986), using numerical simulation following the mining geometry of the coal mines in Santa Catarina State. Two-dimensional numerical models were built taking into account the geometry of the main entries and mining panels for different overburden thickness, and considering the geomechanical properties for the rock mass that forms the roof-pillar-floor system for the Bonito coal vein. The results of the simulations showed that the empirical method to determine the barrier pillar width is valid for the studied coal vein and considered mine geometry. Neither did the pillar at the main entry become overstressed due to adjacent mine panels, nor did the roof present any failure due to stress redistribution.
  • Taxa de crescimento de filmes de diamante CVD em superfícies de molibdênio Metalurgia & Materiais

    Fujiy, Oswaldo Kazushi; Trava-Airoldi, Vladimir Jesus; Corat, Evaldo José; Ferreira, Marcelo Juni; Amorim, Amaurí; Moro, João Roberto

    Abstract in Portuguese:

    O preparo dos substratos, para o crescimento de filmes de diamante CVD, é de fundamental importância por diversos fatores. Um novo método de preparação dos substratos de molibdênio, o jateamento por óxido de alumínio, é apresentado e comparado com os métodos tradicionais de preparo. As amostras de diamante CVD obtidas foram analisadas por espectroscopia de espalhamento RAMAN e por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Obtiveram-se filmes de diamante CVD de boa qualidade e uniformidade e o novo processo proposto de tratamento do substrato de molibdênio permitiu maior taxa de crescimento que os métodos tradicionais.

    Abstract in English:

    The substrate preparation for CVD diamond growth is of basic importance due to several reasons. A new molybdenum substrate preparation method, the aluminum oxide abrasion jetting, is introduced and compared with the traditional ones. Raman Scattering Spectroscopy (RSS) and Scanning Electron Microscopy (SEM) characterize CVD diamond films. CVD diamond films of good quality and uniformity were obtained. The substrate preparation by aluminum oxide blasting allowed for a higher nucleation rate.
  • Sobre a revisão da norma brasileira de projeto de estruturas de aço e estruturas mistas de aço e concreto, a NBR 8800 Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Fakury, Ricardo Hallal

    Abstract in Portuguese:

    Esse artigo apresenta, inicialmente, um breve histórico dos trabalhos de revisão da norma brasileira de projeto de estruturas de aço e mistas de aço e concreto, que culminaram no projeto de norma de setembro de 2006, denominado aqui de PR NBR 8800:2006. Em seguida, procura fornecer as bases utilizadas na produção do PR NBR 8800:2006, as diretrizes fundamentais seguidas e as principais mudanças ocorridas em relação à norma em vigência, datada de 1986. Finalmente, procura destacar a importância de se ter uma norma atualizada para o avanço consistente da construção metálica no Brasil.

    Abstract in English:

    This paper starts with a historical account of the revision work being done on the Brazilian Standard for the design of steel structures and steel/concrete structures. This revision led to the September 2006 draft, here referred to as PR NBR 8800:2006. The paper then presents the basis for the development of PR NBR 8800:2006, its main guidelines and the main changes in relation to the valid Standard, released in 1986. Finally, the importance of having an up to date norm for the consistent advance of the steel construction in Brazil is highlighted.
  • The new 2005 AISC specification

    Leon, Roberto T.

    Abstract in Portuguese:

    No final de 2005, o American Institute of Steel Construction editou a versão mais recente da norma norte-americana para estruturas de edifícios em aço, Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360-05). Essa norma inclui prescrições para projetos com base nos métodos das tensões admissíveis (ASD) e dos estados-limites (LRFD) e incorpora, ainda, prescrições para seções tubulares e cantoneiras. Entre as mais importantes modificações destacamos a completa renovação das metodologias para a verificação da estabilidade de estruturas aporticadas, novas prescrições para pilares mistos e atualização das especificações dos materiais. O presente artigo descreve essas alterações e destaca aquelas com interesse prático.

    Abstract in English:

    In late 2005, the American Institute of Steel Construction issued its most recent Specification for Structural Steel Buildings (ANSI/AISC 360-05). This specification includes updated design provisions in both allowable strength design (ASD) and load and resistance factor design methods (LRFD), and incorporates the design provisions for hollow structural sections and single angles. Amongst the major changes are a complete revamping of the methodologies for assessing stability of framed structures, new provisions for composite columns and updated material requirements. This paper will describe the changes and highlight those of practical significance.
  • The Eurocode System and the codes for steel and composite structures

    Johnson, Roger P.

    Abstract in Portuguese:

    É apresentado um resumo da história dos dez Eurocodes para projeto de estruturas e sua introdução na Europa. São explicados os principais aspectos das normas EN 1990, Basis of structural design, e EN 1991, Actions on structures. São apresentados exemplos dos objetivos amplos e das inovações técnicas das normas EN 1993, Steel structures, e EM 1994, Composite structures of steel and concrete, fazendo-se referência, igualmente, à norma européia de estruturas de concreto, EN 1992. Apresenta-se, ainda, uma discussão sobre a aplicabilidade dos Eurocodes em países não europeus e sua relevância para o Brasil.

    Abstract in English:

    A summary is given of the history of ten European codes for structure design, and their introduction throughout Europe. The main features of EN 1990, "Basis of structural design" and EN 1991, "Actions on structures" are explained. Examples are given of the wide scope and technical innovations of EN 1993, "Steel structures" and EN 1994, "Composite structures of steel and concrete", with reference also to the concrete code, EN 1992. There is discussion of the suitability of Eurocodes for use in non-European countries and their relevance for Brazil.
  • Confiabilidade de vigas metálicas dimensionadas pela norma brasileira NBR 8800 Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Castanheira, Aparecida Mucci; Freitas, Arlene Maria Sarmanho

    Abstract in Portuguese:

    O estudo da confiabilidade estrutural se relaciona com a avaliação da probabilidade de violação dos estados limites para um sistema estrutural. Uma vez definidos pelo projetista os estados limites relevantes ao sistema estrutural, deve-se calcular o nível de segurança com respeito a esses estados. Nesse trabalho, é feito um estudo do nível de confiabilidade de vigas de perfis I laminados para o estados limite de flexão, projetadas segundo a Norma Brasileira NBR 8800 (1986) e seu projeto de revisão NBR 8800 (2003) através do método de confiabilidade de primeira ordem (FORM). São apresentados gráficos das variações do índice de confiabilidade (beta) em função do índice de esbeltez e, em seguida, é apresentada uma metodologia para uniformizar a confiabilidade, no domínio de um estados limite, através da adoção de procedimentos de correção do coeficiente de resistência.

    Abstract in English:

    The study of structural reliability is related to the assessment the probability of limit state violations in a structural system. Once the designer defines the relevant limits of the structural system, the safety level of these limits must be evaluated. A reliability study of hot-rolled I beams in a flexure limited state, designed in accordance with Brazilian Code NBR 8800 (1986) and draft of new NBR 8800 (2003) was done by the First Order Reliability Method (FORM). Variations of the reliability index (beta) versus slenderness are plotted, and finally a methodology to obtain uniform reliability in a limited-state domain by adopting correction procedures for the strength factor is presented.
  • Bases do dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto segundo o projeto de revisão da NBR 8800 Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Caldas, Rodrigo Barreto; Fakury, Ricardo Hallal; Sousa Jr., João Batista Marques de

    Abstract in Portuguese:

    Apresentam-se os procedimentos para dimensionamento de pilares mistos de aço e concreto do projeto de revisão da norma brasileira ABNT NBR 8800:1986, quando da atuação conjunta de força axial de compressão e momentos fletores. São, também, apresentadas as bases teóricas dos procedimentos, que têm como referências principais a norma européia EN 1994-1-1:2004 e a americana ANSI/AISC 360-05. Mostra-se, ainda, que os resultados fornecidos pelos procedimentos do projeto de revisão têm boa concordância com resultados mais precisos obtidos por uma análise pelo método dos elementos finitos.

    Abstract in English:

    This paper presents the design methods for steel and concrete composite columns subjected to compression axial load and bending moments according to the Revision Project of the Brazilian Code ABNT NBR 8800:1986. Presented also is the theoretical basis of the methods, using the European Standard EN 1994-1-1:2004 as a main guideline and the American Standard ANSI/AISC 360-05. It is showed that the results issued from the Revision Project of the Brazilian Code are in good agreement with more accurate results obtained by the finite element method.
  • Ampliação do Cenpes: Centro de Pesquisas da Petrobras Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Zanettini, Siegbert; Garcia, José Wagner
  • Análise estrutural de um edifício de aço sob condições de incêndio Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Landesmann, Alexandre; Mouço, Daniel Lemos

    Abstract in Portuguese:

    Apresenta-se, nesse trabalho, um estudo comparativo sobre as recomendações das normas brasileiras para projeto de edifícios de aço sob condições de incêndio. Avalia-se o comportamento estrutural de uma edificação de 11 andares sob diferentes cenários de exposição ao fogo, levando-se em consideração dois métodos analíticos de dimensionamento: simplificado e avançado. No primeiro, a capacidade da edificação é determinada a partir de expressões simplificadas, formuladas com base na teoria elástica. No segundo, o comportamento não-linear inelástico é simulado por meio de um modelo computacional, programa SAAFE (Sistema de Análise Avançada de Fogo em Estruturas), desenvolvido com base no Método das Rótulas Plásticas. A variação de temperatura, determinada em função do tempo decorrido do incêndio postulado, é levada em consideração nas análises estruturais desenvolvidas. Os resultados obtidos, nesse estudo, contribuem para avaliação de modelos simplificados para análise de estruturas de aço sob condições de incêndio, tendo em vista o atual processo de revisão da ABNT NBR 14323:1999.

    Abstract in English:

    This paper presents the results of a comparative study of steel-structured buildings built according to Brazilian standards and their behavior when exposed to fire. An eleven-story building, exposed to different fire conditions was analyzed using both simple and advanced dimensioning analytical methods. The simple approach determines, by means of analytical expressions, the ultimate strength capacity in an elastic domain. The advanced approach uses a numerical tool, Program SAAFE (System for Advanced Analysis of Fire Engineering), developed on the basis of the plastic-hinge theory, which is applied to perform the inelastic analysis of the proposed steel-framed structure under fire conditions. The obtained results are contrasted, taking into account the proposed regulations of the new Brazilian code for steel buildings, making it possible to outline the advantages of considering steel ductility in the current design practice for steel structures under fire conditions.
  • Segurança das estruturas de aço externas a edificações em situação de incêndio Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Azevedo, Macksuel Soares de; Murakami, Almir; Silva, Valdir Pignatta e

    Abstract in Portuguese:

    A segurança estrutural, em situação de incêndio, é verificada quando o valor de cálculo do esforço resistente de cada um dos elementos da estrutura é maior ou igual ao valor de cálculo dos respectivos esforços solicitantes. No domínio das temperaturas, essa verificação significa que a temperatura crítica do elemento estrutural deve ser superior ou igual à temperatura atuante. As atuais normas brasileiras NBR 14323:1999 - "Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio - Procedimento" e NBR 14432:2000 - "Exigência de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações - Procedimento", ambas em revisão, fornecem informações que possibilitam verificar a segurança estrutural nessa condição excepcional de ações. São apresentados métodos simplificados e recomendações para o emprego de métodos avançados de análise térmica e estrutural. Os métodos simplificados não são, economicamente, apropriados às estruturas externas às edificações, para os quais a NBR 14323:1999 recomenda, sem detalhar, um procedimento proposto pelas normas européias EUROCODE 1 e 3. Nesse trabalho, será apresentada uma ferramenta computacional (EXTEELFIRE 2.0) desenvolvida pelos autores, com base nos procedimentos recomendados pela EUROCODE, que possibilita determinar a temperatura atuante em elementos de aço externos a edifícios em situação de incêndio. A temperatura pode ser determinada a partir de características geométricas do compartimento em chamas, tais como: altura, largura, profundidade, dimensões das janelas, valor de cálculo da carga de incêndio, posição e dimensões básicas das estruturas externas. Também fazem parte desse trabalho sugestões para a futura revisão da NBR 14432.

    Abstract in English:

    Fire-structural safety is demonstrated when the design value of the resistance of each structural member is greater or equal to the design value of the effects of the actions, meaning the critical temperature of the structure must be greater or equal to the temperature of the steel. The current Brazilian standards NBR 14323:1999 - "Dimensionamento de estruturas de aço de edifícios em situação de incêndio" (Steel structures fire design) and NBR 14432:2000 - "Exigência de resistência ao fogo de elementos construtivos de edificações" (Required Fire Resistance for Buildings) give detailed information for the fire structural safety verification by simplified methods and allow the use of advanced methods but without specifying them. The simplified methods are not economically suitable for external structures. This paper presents a computational tool to determine the steel temperature based on the more advanced procedures prescribed by Eurocodes 1 and 3, regarding the features of the fire compartment such as: height, width, length, windows´ dimensions, design fire load, place and basic sizes of the external structures. Some suggestions for the future revision of NBR 14432 also are included in this work.
  • Análise computacional do fenômeno de transferência de calor em paredes divisórias do tipo dry wall Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Alves, Maurício C.; Batista, Eduardo de Miranda

    Abstract in Portuguese:

    O presente trabalho visa a fornecer uma contribuição ao estudo dos perfis formados a frio sob altas temperaturas, em conseqüência da deflagração de um incêndio. Especificamente, abordam-se assuntos inerentes ao fenômeno da transferência de calor em paredes do tipo steel frame - dry wall com ou sem isolamento térmico na cavidade. Para tanto, propõem-se modelos computacionais capazes de fornecer, com certa precisão, o valor de temperatura em qualquer ponto do sistema estudado. Dessa forma, é possível, então, traçar configurações de distribuição de temperatura (uniforme ou não-uniforme) na seção transversal dos montantes que constituem o painel, fornecendo subsídios para análise de estabilidade e pós-flambagem dos elementos estruturais em questão. As simulações numéricas de transferência de calor são efetuadas com auxílio dos programas computacionais ABAQUS e SAFIR, ambos baseados no método dos elementos finitos.

    Abstract in English:

    The present work aims to give a contribution to the study of cold-formed steel members under fire condition. Specifically, the heat transfer in light steel framed walls with or without thermal insulation was studied. For this, computational models are applied to obtain, with acceptable precision, the values of temperature in any position of the structural system. In this way, it will be possible to describe the temperature distribution (uniform or non-uniform) over the cross-section of the studs that constitute the panel, giving subsidies for stability and pos-buckling analyses of the structural members. The numerical simulations of heat transfer are developed with the aid of computational programs ABAQUS and SAFIR, both based on the finite element method.
  • Incêndio real em um apartamento de interesse social: um estudo de caso Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Silva, Valdir Pignatta e; Rodrigues, Francisco Carlos; Fakury, Ricardo Hallal; Pannoni, Fabio Domingos

    Abstract in Portuguese:

    É descrito o comportamento da estrutura de perfis formados a frio (PFF) submetida ao incêndio ocorrido em um apartamento de um conjunto habitacional de baixo custo, com quatro blocos idênticos de quatro pavimentos e oito apartamentos por andar. Cada apartamento tem 44 m² de área total. Segundo a Norma Brasileira, esse tipo de edifício é isento de verificação estrutural em situação de incêndio. Foram realizados ensaios para a caracterização do aço empregado nos pilares e vigas e ensaios metalográficos para estimar a temperatura atingida pelo aço durante o incêndio. O modelamento CFD (Computational Fluid Dynamics) do cenário do incêndio foi feito utilizando-se o programa de computador SMARTFIRE. A análise térmica da estrutura de aço em situação de incêndio foi realizada por meio do programa SUPERTEMPCALC. A verificação estrutural foi feita empregando-se as expressões da Norma Brasileira para o projeto dos PFF em temperatura ambiente, com base no AISI/USA, mas usando os fatores de redução de resistência recomendados pelo Eurocode 3 part1.2.

    Abstract in English:

    This paper describes the behavior of a cold-formed steel (CFS) framed structure in response to a real fire that occurred in a residential apartment. A set of residential buildings is composed by four identical four-story blocks of eight apartments per floor, housed by poor people; each apartment has 44 m² of total area. The Brazilian Code does not require that this type of building be checked for fire safety. A real fire in a residential apartment was modeled, as well the structural fire resistance; the maximum fire temperature reached during the burning on the structural material was assessed by scanning electron microscopy tests for the further comparative analysis between the theoretical and actual results. A CFD scenario representative of the actual building geometry, materials and fire behavior was modeled by means of the software SMARTFIRE. A steel thermal analysis in fire situation was conducted by means the software SUPERTEMPCALC, and the structural analysis of the steel frame was performed according to the expressions recommended by the Brazilian Standard for design of CFS for room temperature, based on the AISI/USA, but using the strength reduction factors recommended by Eurocode 3 part1.2.
  • Um sistema de laje mista para edificações residenciais usando perfis de chapa dobrada com corrugações Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Vianna, Juliana Cruz; Andrade, Sebastião Arthur Lopes de; Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de; Silva, José Guilherme Santos da

    Abstract in Portuguese:

    Sistemas mistos aço-concreto têm sido largamente utilizados na construção civil e vêm motivando o desenvolvimento de sistemas de lajes de piso com forma de aço incorporado, usando-se perfis formados a frio com corrugações na alma. O sistema aqui investigado baseou-se em protótipos de fôrmas metálicas, usando várias formas de ligação na interface aço/concreto. Para desenvolver um novo perfil metálico, que apresentasse uma boa aderência mecânica entre o concreto e o aço e com comportamento dúctil, avaliou-se uma seção transversal ideal. Diversas variáveis foram consideradas, tais como: peso, altura, espessura e tensão de escoamento. A investigação, também, contemplou ensaios em escala real de forma a validar, experimentalmente, o sistema de laje mista (aço-concreto) proposto.

    Abstract in English:

    The composite steel-concrete system has been used in various major projects motivating the development of an efficient composite floor system using cold-formed steel sections with web corrugations. The system was based on previous investigations that involved the development of steel deck prototypes using various types of interlocking mechanisms in the concrete to steel deck interface. An ideal section evaluation was made to determine an efficient steel profile that presented a good mechanical adherence to the concrete interface while keeping a ductile behavior. Variables like weight, height, thickness and yield stress amongst others were investigated. An experimental program consisting of a full-scale composite slab test was executed to validate the proposed composite cold-formed system.
  • Flambagem lateral com torção em vigas com perfis de alma senoidal Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Queiroz, Gílson; Gonzaga, Lourdiane Gontijo das Mercês; Pimenta, Roberval José; Fakury, Ricardo Hallal; Rodrigues, Francisco Carlos

    Abstract in Portuguese:

    Desenvolveu-se um modelo de elementos finitos para análise da flambagem lateral com torção de vigas com alma senoidal, levando em conta aspectos importantes como tensões residuais e imperfeições iniciais. O modelo desenvolvido foi validado por meio de comparação com os resultados de quatro ensaios experimentais. Inicialmente faz-se uma análise de autovalores e autovetores do modelo, determinando-se, assim, cargas e modos de flambagem com base na teoria linearizada de flambagem. A geometria original do modelo é alterada conforme o primeiro modo de flambagem, associando-se ao maior deslocamento a imperfeição inicial desejada. Faz-se, então, uma análise plástica incremental, considerando-se teoria de grandes deslocamentos, até que a degeneração física ou geométrica do sistema não permita novos incrementos do carregamento. São apresentadas as comparações entre resultados numéricos e experimentais, bem como comparações dos resultados de oito análises numéricas com as previsões de um procedimento baseado na norma NBR 8800 (1986). Para essas últimas comparações, foram escolhidos 6 modelos cuja instabilidade ocorre fora do regime elástico e 2 no regime elástico. Na aplicação da norma, desprezou-se a alma senoidal no cálculo das propriedades geométricas.

    Abstract in English:

    A Finite Element model was developed in order to study the behavior of beams with sinusoidal webs, subjected to Lateral Torsion Buckling, taking into account residual stresses and initial imperfections. The numerical model was validated by comparison with four experimental tests. To start the analysis of the model, a linear buckling analysis is made to find the first eigenvalue and the correspondent buckling mode. The next step is to assign the buckling mode to the geometrical model and the initial imperfection to the maximum mode displacement. Then an incremental plastic analysis is done, taking into account large deflections, until the model is unable to take on any other load increments due to physical or geometrical degeneration. Comparisons between numerical and experimental results are included. Comparisons between the results of eight numerical analyses and the correspondent provisions of a procedure based on the Brazilian code NBR 8800 (1986) are also included. For these eight comparisons 6 models were chosen to reach instability in the inelastic range and 2 in the elastic range. The sinusoidal web was ignored for the calculation of the geometrical properties.
  • Aplicação do método da resistência direta a colunas e vigas de aço enformadas a frio com seção em C afetadas por interação entre instabilidade local-de-placa e distorcional Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Silvestre, Nuno; Camotim, Dinar; Dinis, Pedro Borges

    Abstract in Portuguese:

    Apresentam-se, nesse trabalho, os resultados de uma investigação em curso sobre a utilização do Método da Resistência Directa (MRD) para estimar a resistência última de colunas e vigas de seção em C afetadas por fenômenos de interação entre modos de instabilidade locais-de-placa e distorcionais. Inicialmente, faz-se uma breve descrição das fórmulas do MRD, destinadas a verificar a segurança de colunas e vigas em relação ao colapso em modos distorcionais, e aborda-se, também, uma extensão recentemente proposta para tomar em consideração os fenômenos de interação referidos anteriormente. Em seguida, descrevem-se os resultados de um estudo paramétrico, efetuado com o programa Abaqus, em que se determinam os valores "exatos" da resistência última de 108 colunas e 90 vigas com diversas geometrias (dimensões da seção transversal e comprimento), todas elas escolhidas de forma a garantir a relevância dos efeitos da interação entre modos de instabilidade locais-de-placa e distorcionais. Finalmente, faz-se a comparação entre esse conjunto de valores da resistência última e as estimativas fornecidas pelas fórmulas do MRD atualmente existentes e, com base nas conclusões dessa comparação, identificam-se alguns aspectos que devem, obrigatoriamente, ser incluídos numa nova abordagem baseada no MRD, para que esta possa refletir, adequadamente, a influência dos fenômenos de interação local-de-placa/distorcional.

    Abstract in English:

    This paper reports the results of an ongoing investigation on the use of the Direct Strength Method (DSM) to estimate the ultimate strength of lipped channel cold-formed steel columns and beams affected by interaction phenomena involving local-plate and distortion buckling modes. Initially, one briefly presents the DSM approaches to perform the safety checking of columns and beams against local-plate and distortion failures, and some attention is also paid to a recently proposed extension aimed at taking into account the above buckling mode interaction. Next, one describes the results of a parametric study, carried out by means of the code Abaqus, to determine the "exact" ultimate strengths of 108 columns and 90 beams displaying various geoemetries (cross-section dimensions and lengths), all selected to ensure the occurrence of relevant mode interaction effects. Then, this ultimate strength data is compared with the estimates provided by the existing DSM equations and, on the basis of the conclusions drawn from this comparison, one identifies some features that must necessarily be included in a novel DSM approach aimed at taking adequately into account the influence of the local-plate/distortion buckling mode interaction phenomena.
  • Estabilidade de cantoneiras de aço formadas a frio submetidas à compressão Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Chodraui, Gustavo Monteiro de Barros; Shifferaw, Yared; Malite, Maximiliano; Schafer, Benjamin William

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo desse trabalho é examinar a estabilidade e resistência de cantoneiras submetidas à compressão centrada por meio de (i) análise numérica, (ii) análise experimental, (iii) clássico método das larguras efetivas e (iv) recente método da resistência direta (MRD), em que as cantoneiras não são relacionadas como perfis pré-qualificados. A análise de estabilidade elástica das cantoneiras formadas frio é conduzida, inicialmente, por meio do método das faixas finitas, com o intuito de mostrar que o modo coincidente local-chapa/global-torsional é, realmente, importante, quando múltiplas meias-ondas são consideradas ao longo do comprimento da barra. Resultados de análise experimental são detalhados e utilizados para avaliar os procedimentos de cálculo atualmente em vigor. Tais resultados indicam que, no cálculo da força normal resistente, ignorar o modo local/torsional como um modo global e considerá-lo somente como um modo local pode resultar em uma decisão contra a segurança em algumas circunstâncias.

    Abstract in English:

    The objective of this paper is to examine the stability and strength of concentrically loaded cold-formed steel angles as determined by (i) numerical methods, (ii) experiment, (iii) effective width and (iv) Direct Strength based design methods, in which angles are not pre-qualified sections. The elastic stability of cold-formed steel angle columns is examined primarily with the finite strip method to show that the coincident local-plate/global-torsion mode has some important behavior when multiple buckling half-wavelengths are considered along the length. A series of tests on single and double angles are detailed and the results used to examine existing design methods. The results indicate that the design practice of ignoring local/torsion buckling as a global mode and only considering it as a local mode may not be conservative in some circumstances.
  • A comparative study on three different construction methods of stiffened plates-strength behaviour and ductility characteristics

    Khedmati, Mohammad Reza; Ghavami, Khosrow; Rastani, Mehran

    Abstract in Portuguese:

    O objetivo principal dessa pesquisa é a caracterização da carga última e ductilidade de placas enrijecidas com soldas não-contínuas, sujeitas à compressão axial. Para tanto, são realizadas análises numéricas detalhadas nas placas enrijecidas sob compressão axial com três tipos de solda. Para obtenção da resposta elasto-plástica não-linear, as placas são submetidas a carga de compressão até que haja o colapso. As placas enrijecidas selecionadas para análise, nesse estudo, são oriundas de estruturas da plataforma de navios de grande calado e de embarcações de canal de pequeno calado. São considerados três procedimentos diferentes para soldar o enrijecedor à placa, que são: solda contínua, solda intermitente e solda alternada por faixa. É dada uma atenção especial para a modelagem de elementos finitos das soldas. Alguns testes disponíveis, na literatura, foram analisados a partir da aplicação do método de elementos finitos FEM, mostrando a confiabilidade do programa.

    Abstract in English:

    Strength and ductility characteristics of non-continuously welded stiffened plates under in plane axial compression are the main focus of this research. A series of detailed numerical analyses of stiffened steel plates subjected to in plane compressive load is performed. Complete equilibrium paths are traced up to collapse for non-linear elastoplastic response of stiffened plates. Stiffened plates are selected from the deck structure of real sea-going ships and inland waterway vessels. Three different stiffener-to-plate welding procedures are considered: continuous, chain intermittent and staggered intermittent fillet welding. Special attention is paid to the finite element modeling of the fillet welds in either of welding practices. Some available tests are simulated applying finite element method.
  • Elastic-plastic analysis of metallic shells at finite strains

    Campello, Eduardo Moraes Barreto; Pimenta, Paulo de Mattos; Wriggers, Peter

    Abstract in Portuguese:

    Nesse trabalho, a teoria de cascas geometricamente exata, que considera a variação da espessura apresentada em [1], é estendida para o caso de materiais metálicos. Elasticidade finita isótropa, nas deformações logarítmicas, e o critério de plastificação de von Mises são adotados. A teoria é implementada, computacionalmente, com a ajuda do elemento finito triangular T6-3i de [1], cujo desempenho é avaliado por meio de dois exemplos numéricos.

    Abstract in English:

    The geometrically-exact finite-strain variable-thickness shell model of [1] is reviewed in this paper and extended to the case of metallic elastoplastic shells. Isotropic elasticity and von Mises yield criterion with isotropic hardening are considered. The model is implemented within a triangular finite element and is briefly assessed by means of two numerical examples.
  • Influência das tensões residuais na resistência de pilares de aço considerando a análise avançada com plasticidade distribuída Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Almeida, Andréia Cristina Barroso; Lavall, Armando Cesar Campos

    Abstract in Portuguese:

    As tensões residuais existentes nos perfis de aço, decorrentes dos processos de fabricação, são um dos principais fatores que afetam a resistência dos pilares, principalmente, em regiões de esbeltez intermediária (40 < l/r <120). Assim, as curvas de resistência dos pilares devem ser baseadas em modelos de análise que incorporem a presença dessas tensões residuais ao longo da seção transversal. Nesse trabalho, apresenta-se uma formulação geometricamente exata para a análise não-linear física e geométrica de pórticos planos de aço, via Método dos Elementos Finitos, utilizando-se os conceitos da plasticidade distribuída. Através da técnica corrotacional obtém-se a matriz de rigidez tangente do elemento, levando-se em conta a presença das tensões residuais auto-equilibradas nas equações de equilíbrio. Os exemplos apresentados mostram a grande potencialidade da formulação desenvolvida. São analisados casos permitindo o estudo da influência das tensões residuais na resistência última dos pilares de aço, cujos resultados serão comparados com as curvas de dimensionamento à compressão apresentadas no projeto de revisão da NBR 8800 (2006), comprovando a aplicação da formulação como um Método de Análise Avançada.

    Abstract in English:

    Residual stresses due to manufacturing process in steel sections reduce the column strength. This reduction is more important for medium slenderness ratio(40 < l/r < 120). So, the column strength curve should be based on analysis that includes the effect of residual stresses through the cross section. This paper presents a geometrically exact finite element formulation to consider material and geometric nonlinearities of steel plane frames, including distributed-plasticity analysis. The Corrotacional technique is used to obtain the element's tangent stiffness matrix, considering self equilibrated residual stresses. The formulation accuracy is showed in the examples. The strengths predicted by the proposed formulation are compared with those predicted by the NBR 8800/06 review project, proving the efficiency of this approach as an Advanced Analysis Method.
  • Estimativa da vida útil à fadiga de uma torre metálica sob ação do vento Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Battista, Ronaldo C.; Carvalho, Eliane M. L.; Pfeil, Michèle S.; Varela, Wendell D.

    Abstract in Portuguese:

    A monitoração de uma torre metálica, típica do setor de telecomunicações, sob ação de ventos de baixa velocidade, registrou significativas oscilações e alertou para o risco de iniciação de fraturas em detalhes de ligações soldadas. O comportamento estrutural foi analisado a partir dos registros experimentais de aceleração e deformação, além de velocidade e direção do vento. Esse trabalho apresenta os resultados mais relevantes da monitoração dinâmica e a estimativa de vida útil à fadiga de detalhes de ligações soldadas efetuada por meio da regra de Palgrem-Miner, utilizando-se o algoritmo "rainflow" para contagem do número de ciclos. Para aumentar a reduzida vida útil encontrada nessa estimativa e para atenuar as oscilações da torre, foi projetado e instalado um sistema de controle dinâmico pendular, o qual teve sua eficiência demonstrada.

    Abstract in English:

    The monitoring of a typical telecommunication tower under wind action of low mean velocity revealed significant amplitudes of oscillation, and raised concern about the risk of fracture initiation on welded joints. The structural behavior was analyzed with the aid of the experimentally obtained acceleration and strain signals plus measurements of the wind velocity and direction. This paper presents the results of the dynamic monitoring and the estimation of fatigue life, which was performed by using the Palgrem-Miner rule and the rainflow algorithm for cycles counting. To extend the predicted fatigue life and to attenuate the tower oscillations, a dynamic control system was designed and successfully installed, proving its efficiency.
  • Estudo do conforto humano em pisos mistos (aço-concreto) Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Mello, Antonio Vicente de Almeida; Silva, José Guilherme Santos da; Andrade, Sebastião Arthur Lopes de; Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva; Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de

    Abstract in Portuguese:

    A crescente competitividade do mercado da engenharia civil tem induzido projetistas de estruturas a desenvolverem sistemas estruturais compostos por peças mais leves e com menor custo final. A conseqüência direta dessa filosofia de projeto foi o aumento considerável dos problemas de vibrações em pisos. Assim sendo, o principal objetivo desse trabalho é o de desenvolver uma metodologia de análise para avaliação do conforto humano em pisos de edificações, com base em modelos de carregamento representativos do caminhar das pessoas. Os modelos estruturais foram compostos por pisos mistos com vão variando de 5,0m a 10,0m. Um estudo paramétrico extenso foi desenvolvido e os resultados, com base nos valores das acelerações de pico, foram comparados com valores-limites propostos por diversos autores e normas de projeto. Os resultados encontrados indicaram que a ação do caminhar das pessoas pode vir a gerar níveis elevados de vibração sobre os pisos, não satisfazendo os critérios de conforto humano.

    Abstract in English:

    The competitive trends of the civil engineering market have long been forcing structural engineers to develop minimum weight and labor cost solutions. A direct consequence of this new design trend is a considerable increase in floor vibration problems. The main objective of this paper is to present an analysis methodology to evaluate the composite floor's human comfort criteria, considering a more realistic loading model incorporating the dynamic effects induced by people walking. The investigated models were based on floors, with main spans varying from 5m to 10m. Based on an extensive parametric study the composite floors dynamic response was obtained and compared to limiting values proposed by several authors and design standards. The results of the present study indicated that the walking loads could induce the composite floors to reach significant vibration levels implying and violating the human comfort criteria.
  • Análise de ligações em perfis tubulares de aço do tipo K e KT com afastamento entre as diagonais e o montante Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Mendanha, Fabiano Oliveira; Freitas, Arlene Maria Sarmanho; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Muniz, Cereno de Freitas Diniz Gonçalves

    Abstract in Portuguese:

    Nesse trabalho, é apresentado um estudo de ligações soldadas dos tipos K e KT com barras afastadas, formadas por perfis tubulares de aço estrutural, sem costura, de seção transversal retangular no banzo e circular para as diagonais e montante. O estudo envolve geração, análise e calibração de modelos numéricos em elementos finitos, a partir de resultados obtidos em ensaios experimentais, realizados anteriormente, com protótipos em escala real. Foram analisados diversos modelos com elementos de casca, avaliando a influência do raio de dobramento dos perfis retangulares, bem como algumas alternativas de modelagem da solda das ligações. As análises realizadas apresentam boa correlação com os resultados experimentais.

    Abstract in English:

    This work presents a study of welded gap K- and KT-joints formed by seamless steel hollow structural sections with rectangular hollow section for the chords and circular hollow section for the members. The study involves the generation, analysis and calibration of numerical models based on the finite element method, by comparison with experimental results previously obtained with full-scale prototypes. Several models were analyzed with shell elements, evaluating the radius of corner influence on the rectangular hollow section, as well as some modeling alternatives of the welds in the connections. The results of the computational analysis are in good agreement with the experimental results.
  • Automação de projeto e análise de torres metálicas utilizando perfis tubulares Engenharia Civil: Estrutura em Aço

    Requena, João Alberto Venegas; Forti, Tiago Luís Duarte; Forti, Nadia Cazarim da Silva; Araújo, Afonso Henrique M.

    Abstract in Portuguese:

    É apresentado, nesse trabalho, um programa de computador (AutoTorre 1.01) para automação do projeto de torres metálicas autoportantes, para telecomunicações, utilizando perfis tubulares. O objetivo do programa é auxiliar e facilitar o desenvolvimento e a análise do projeto estrutural de torres, utilizando as normas brasileiras para o cálculo das ações de vento estática e dinâmica e, para o dimensionamento das barras. Assume-se que os cálculos de ações de vento, obtenção dos esforços e dimensionamento das barras envolvem esforço repetitivo e por isso, devem ser automatizados, dando ao calculista maior tempo para reflexão geral do projeto. As funcionalidades do programa contemplam a automação da geometria e das ações de vento, o cálculo dos esforços, o dimensionamento das barras e o cálculo do período fundamental de vibração da estrutura (análise modal), além de uma interface gráfica amigável para o usuário. São comparados os resultados das ações de vento calculadas estática e dinamicamente, segundo a NBR6123, e os resultados da escolha do método estático ou dinâmico para o cálculo das ações de vento, resultando em uma estrutura segura e econômica.

    Abstract in English:

    In the present work, introduced is a software (AutoTorre 1.01) to design steel telecommunication towers using hollow sections. The main purpose of the software is to help and assist the engineer in the process of analyzing and designing a steel tower. The software uses Brazilian specifications to compute wind loads and design beams. The calculation of wind loads, structure efforts and beam design is mechanical work that has now been automated and thus saves time for the engineer and allows for focus on other important aspects. Software routines allow the user to generate automatically the tower geometry, compute wind load and design the beams. Another functionality consists in a modal analysis to obtain the fundamental period of vibration. The software has a friendly graphical user interface. Wind load results according to two methods (static and dynamic methods) proposed by the NBR6123 are compared, to obtain a safe and economic structure.
  • Caracterização geoquímica e isotópica do magmatismo basáltico da escarpa do vale do Rio do Rastro (SC) a partir de amostragem seqüencial vertical Resumo de Tese

    Garrido, Thais Cristina Vargas
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