Resposta dinâmica não-linear da interação solo-estrutura no domínio da frequência

The purpose of this work is to present the system DINAF/NL which allows the nonlinear soil-structure interaction dynamic analysis of bi-dimensional models with applied external loadings using the finite element method. The solution of the dynamic equilibrium equations is done in the frequency domain, through the direct solution of a complex values linear equations. The material damping is considered through the complex shear moduli. ln this way, the system steady-state response for an harmonic excitations is obtained. The nonlinear soil behavior is considered by performing a iterative linear analysis (Equivalent Linear Method) with values of shear moduli and damping adjusted in each cycle through experimental strain-compatible soil curves.A finalidade deste trabalho é apresentar o sistema DINAF/NL que permite a análise dinâmica não-linear da interação solo-estrutura de modelos bi-dimensionais submetidos a solicitações externas, utilizando-se o Método dos elementos finitos. A solução da equação dinâmica do movimento é feita no domínio da frequência, através da solução direta do sistema de equações lineares a valores complexos. O amortecimento é considerado através do módulo de cisalhamento complexo. Desta maneira, para uma excitação harmônica, obtém-se a resposta permanente do sistema. O comportamento não-linear do solo é obtido através de uma análise iterativa linear (Método linear equivalente), sendo os valores do módulo de cisalhamento e do amortecimento ajustados a cada ciclo através de curvas experimentais compatíveis com a deformação do solo

Análise orientada a objetos de métodos numéricos de discretização sem malha

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2003.Este trabalho apresenta uma análise orientada a objetos de métodos de discretização sem malha. A análise estabelece o Método dos Resíduos Ponderados como arcabouço do modelo matemático que, em conjunto com funções de forma estabelecidas pelo Método de Mínimos Quadrados Móvel, permitem apresentar os seguintes Métodos sem Malha: Diferenças Finitas Generalizadas, Galerkin sem Malha, Hp-Clouds e Ponto Finito. Com o uso de funções de forma adequadas deduz-se também o Método dos Elementos Finitos. O modelo computacional concebido dentro do paradigma da orientação a objetos propõe uma estrutura de classes que permitem a consideração em uma mesma estrutura de vários métodos de discretização e de diversos problemas, tais como: equação diferencial de segunda ordem, equação de Poisson e elasticidade bidimensional. A arquitetura do sistema computacional é projetada com a utilização da linguagem de modelagem UML e é construída com base em padrões de projeto orientado a objetos. A implementação realizada com a linguagem de programação Java denominou-se de JFraMMe. Um novo Método sem Malha é apresentado utilizando o critério de Petrov- Galerkin no Método dos Resíduos Ponderados e aplicando as funções de forma obtidas por expansão em série de Taylor no âmbito do Método de Mínimos Quadrados Móvel.This work presents an object oriented analysis of several Meshless Methods. The mathematical model is based on the Method of Weighted Residuais with form functions determined by the Moving Least Square Method. This allows a unified presentation of the following Meshless Methods: Generalized Finite Difference, Element- Free Galerkin, Hp-Clouds and Finite Point Method. It is also shown how the use oí appropriate form functions conducts to the traditional Finite Element Method formulation. The computational model conceived here using an object-oriented paradigm proposes a framework that allows considering in the same structure several discretization methods and problems, such as, second order differential equation, Poisson equation and plain elasticity. The software architecture is designed using the UML modeling language and built using object oriented design pattems. The implementation using the Java programming language is named JFraMME. Finally, a new Meshless Method is proposed by applying the Petrov-Galerkin criterion with the Method of Weighted Residuais and form functions obtained by Taylor series expansion

UnB's planning center : historical aspects, structural pathology mapping and intervention proposals

Durabilidade é a capacidade de a estrutura se manter em condições plenas de utilização, não devendo apresentar danos que comprometam em parte ou totalmente o uso para o qual foi projetada. A construção do Pavilhão de Serviços Gerais 10 (SG-10) foi baseada em paredes de elementos pré-moldados em forma de "U" e cobertura de vigas pré-moldadas e protendidas. Desde o período de sua construção não se tem registro de intervenções que tenham sido realizadas de forma a prolongar sua vida útil. Partindo desse contexto, e sabendo que o conjunto de pavilhões de Serviços Gerais compreende edifícios representativos da Universidade de Brasília, este artigo tem o objetivo de avaliar a condição da estrutura de concreto do SG-10, mapear os níveis de deterioração dos elementos e apresentar propostas de intervenção. Como método de avaliação utilizou-se o Roteiro de Inspeções, que inclui a metodologia GDE/UnB (FONSECA, 2007) como base de quantificação de dano. Após a aplicação da metodologia verificou-se que o edifício do SG-10 precisa passar por um processo imediato de intervenção, sendo necessária a realização de serviços de recuperação da estrutura.Durability is the ability of the structure to remain in full conditions of utilization, without presenting showing damage that could compromise partly or totally the use for which it was designed. The construction of SG-10 was based on precast walls in form of "U" and coverage of precast prestressed beams. Since its construction has no record of interventions that have been undertaken in order to prolong its service life. Based on this context, and knowing that the set of General Departments pavilions comprises representative buildings of UnB, this article aimed to assess the condition of the SG-10 concrete structure and map the deterioration levels of the elements and present intervention proposals. As an evaluation method was used the Inspections Guide that includes the GDE/UnB methodology as a basis for quantifying damage. After applying the methodology, it was found that the building needs to undergo an intervention process immediately, once recovery services need to be performed

1970 : accidents that changed the course of the Brazilian heavy construction industry

The article will discuss three of the most relevant accidents that occurred in Brazil in the late 60’s and early 70’s, in view of their impacts on the heavy construction industry, repercussion and effects on the lives of professionals who worked as engineers and architects and which culminated in changes to the Brazilian Standard regarding the use of Reinforced Concrete and the Brazilian Penal Code with regard to Crimes Against Public Safety. They are: the work of architect Oscar Niemeyer and engineer Victor Fadul in 1967 – The Costa e Silva Bridge, also called Oscar Niemeyer Monumental Bridge over Lake Paranoá, in Brasília/DF, executed by the contractor Sobrenco S.A; the Eugène Freyssinet Viaduct, popularly known as Elevado Paulo Frontin, located in Rio de Janeiro/RJ, started its construction in 1969 by the contractor Sobrenco S.A, with engineers Sergio Valle Marques de Souza, Gilson Louro Marchesini, João Carlos Cesar Pinheiro, located at Avenue Paulo Frontin, in Barra da Tijuca, West Zone of Rio de Janeiro, RJ and the Exhibition Pavilion at Gameleira Park in 1971, in Belo Horizonte/MG also designed by architect Oscar Niemeyer and calculated by engineer Joaquim Cardozo , execution carried out by two contractors, the foundations carried out by SOBRAF and the construction of the Pavilion by SERGEN Engenharia

Insertion of technology in the teaching of structures

Esse trabalho apresenta a análise de uma experiência de inserção de e-learning no ensino de engenharia e arquitetura na ETH Zurique. A análise parte da referência pedagógica histórica da Instituição, que teve em seu corpo docente Carl Cullmann e Karl Wilhelm Ritter, responsáveis diretamente pelo sucesso de grandes artistas estruturais como Robert Maillart, Othmar Ammann, Isler e Menn. O então criado em 1853, Instituto Federal de Tecnologia de Zurique, ficou conhecido por sintetizar a ousadia das estruturas francesas e a ciência de cálculo alemão. Culmann e Ritter basearam seus princípios de ensino em experiências de campo, viagens de estudo e ênfase em métodos visuais de análises de estruturas, representando uma nova forma de pensar a educação em engenharia estrutural em que os profissionais fossem capazes de interpretar novas ideias para a profissão de uma maneira prática e clara. Claudia Pedron, em experiência mais recente retoma os princípios destacados por Cullmann e Ritter, agregando uma discussão sobre o papel das tecnologias digitais no ensino de estruturas. Percebe-se que a tradição de ensino do Instituto Federal de Zurique continua em voga, ressignificando-se com o tempo ao incluir novas possibilidades abarcadas pela tecnologia, sempre com a missão de ampliar as habilidades críticas e criativas dos estudantes.This paper presents the analysis of an experience of inserting e-learning in engineering and architecture education at ETH Zurich. The analysis starts from the historical pedagogical reference of the Institution, which had in its faculty Carl Cullmann and Karl Wilhelm Ritter, directly responsible for the success of great structural artists such as Robert Maillart, Othmar Ammann, Isler and Menn. The then created in 1853, the Federal Institute of Technology in Zurich, was known for synthesizing the daring of French structures and the science of German calculus. Culmann and Ritter based their teaching principles on field experiences, field trips and an emphasis on visual methods of structural analysis, representing a new way of thinking about structural engineering education in which professionals were able to interpret new ideas for the profession. in a practical and clear way. Claudia Pedron, in a more recent experience, takes up the principles highlighted by Cullmann and Ritter, adding a discussion about the role of digital technologies in teaching structures. It is noticed that the teaching tradition of the Federal Institute of Zurich remains in vogue, giving new meaning over time to include new possibilities encompassed by technology, always with the mission to expand the critical and creative skills of students

Flipped classroom for teaching structures in architecture courses

This paper aims to contribute to the field of inverted classroom research for architecture classes by briefly examining and analyzing the results of ten experiments carried out by engineering courses. The bibliographical analysis gathered the benefits described in the experiences and the pedagogical resources used, in order to identify how this teaching model can be applied to the teaching of structures for architecture. The need for this research arose from the problem of teaching structures in Brazil, which is still in development in most institutions from teachercentered models with little student participation in the construction of knowledge. This traditional teaching model has proved to be insufficient for the new educational demands, in which a more critical and active attitude of the student is desirable. Thus, when analyzing the experiences found in the selection made, it was identified that the inverted classroom model is the most used blended learning model and is built from a pre-class, in-class and post class structure. In the pre-class, students are introduced to the content and control how they want to conduct that presentation. In the in-class, students are encouraged, through active activities, to exercise critical thinking, teamwork and problem solving, and finally, in the post-class, the teacher evaluates the result of the previous steps to customize the next activitiesbased on student performance and learning. The strategies listed here are easily reproduced in the teaching of structures for architecture, however, it is necessary to develop a specific experiment in the area, in order to identify other resources in addition to those listed in this work, as well as to assess the architecture student’s perception of this teaching model

A IMPORTÂNCIA DA FORMA ESTRUTURAL: OBRAS DE MAILLART E MENN [ The importance of structural forms: Maillart and Menn`s works ]

RESUMO: As estruturas fornecem a chave para o renascimento da vida pública. Essa nova visão levou à criação de uma nova classe de profissionais, os engenheiros modernos. Entre eles, destacam-se Robert Maillart e Christian Menn, que produziram obras de arte em concreto armado entre os finais do século XIX e XX. Sabendo que a primeira fase de produção de Menn foi influenciada pela arte e técnica de Maillart, este artigo busca avaliar as semelhanças nas relações forma-função e estética das obras de maior representatividade dos dois artistas estruturais por meio da aplicação de análises computacionais dos aspectos projetuais. A ponte Salginatobel, obra de Maillart, foi construída em 1930 e desde então tem sido reconhecida por sua impressionante nova forma de arte e pela sua eficiência econômica e estrutural. A ponte Ganter, obra de Menn, possui qualidade estética sem violar as considerações técnicas, tendo o maior vão livre das pontes da Suíça. Por meio de análises computacionais simplificadas as duas pontes foram estudadas e notou-se que Menn usa a técnica de caixão perdido criada por Maillart para vencer grandes vãos, entretanto os momentos fletores atingiram valores elevados, exigindo que o artista usasse do sistema de protensão para executar sua obra. Observou-se semelhança na estética entre as obras analisadas e no comportamento dos esforços internos, atestando que Menn, ao projetar sua obra, espelhou-se nas formas estruturais criadas por Maillart.  ABSTRACT: Structures provide the key to revive the public life. This new vision led to the creation of a new class of professionals, the modern engineers. Among them, Robert Maillart and Christian Menn stand out because both produced reinforced concrete works of art between the late nineteenth and twentieth centuries. Considering that the first Menn’s production phase was influenced by Maillart’s art and technique, this paper aims to evaluate the similarities in the form-function and aesthetic relations between the most representative works of these two structural artists through the application of computational analysis of design aspects. The Salginatobel Bridge, Maillart’s work, was built in 1930 and has been recognized for its impressive new art form and its economic and structural efficiency since then. The Ganter Bridge, Menn`s work, has aesthetic quality without violating technical considerations and with the largest span of Switzerland bridges. By means of simplified computational analysis the two bridges were studied and it was noticed that Menn uses Maillart`s hollow-box technique to overcome large spans, however the bending moments reached high values, requiring the usage of a pretension system. Similarities were observed in the aesthetics between the analyzed bridges and in the behavior of the internal efforts, attesting that Menn`s work was mirrored in Maillart`s structural forms

A Inventividade Estrutural de Ernesto Walter na Praça dos Tribunais Superiores em Brasília: uma Análise da Arte Estrutural

Structural inventiveness resides at the intersection of architecture, structure, and construction. It is important to recognize the symbolism expressed by structures and, above all, to understand the context in which engineers and architects conceptualize and design works that are identified as structural art. This paper examines the structural inventiveness of the Annex I building of the Regional Federal Court of the 1st Region [TRF; Tribunal Regional Federal da 1a Região], formerly the headquarters of Brazil’s Superior Electoral Court [TSE; Tribunal Superior Eleitoral], located in the Praça dos Tribunais Superiores in Brasília. Annex I was designed by architect Nauro Jorge Esteves and engineer Ernesto Guilherme Walter, both of whom worked with Oscar Niemeyer during Brasília’s construction. In particular, Ernesto Walter’s design process has not been sufficiently investigated, and this research highlights his structural inventiveness. Documentary research and computer modeling reveal the close relationship of the building’s structure with its plastic form, and how the designers’ joint architectural and structural decisions made possible its bold structural elements. Although it is not a listed heritage site, Annex I is a modernist building that merits preservation in light of its historical and cultural importance in Brasília. The preparation of a Conservation Plan should be based on the recognition of the building’s cultural significance.La inventiva estructural reside en la intersección de la arquitectura, la estructura y la construcción. Es oportuno reconocer el simbolismo que expresan las estructuras y, sobre todo, comprender el contexto en el que ingenieros y arquitectos conceptualizan y diseñan obras que se identifican como arte estructural. Este artículo examina la inventiva estructural del edificio del Anexo I - Tribunal Regional Federal de la 1ª Región, antigua sede del Tribunal Superior Eleitoral de Brasil, ubicado en la Praça dos Tribunais Superiores en Brasilia. El Anexo I fue diseñado por el arquitecto Nauro Jorge Esteves y el ingeniero Ernesto Guilherme Walter, ambos trabajaron con Oscar Niemeyer, durante la construcción de Brasilia. En particular, el proceso de diseño de Ernesto Walter no ha sido suficientemente investigado, y esta investigación destaca su inventiva estructural. La investigación documental y el modelado computacional revelan la estrecha relación de la estructura del edificio con su forma plástica, y cómo las decisiones arquitectónicas y estructurales conjuntas de los diseñadores hicieron posible sus audaces elementos estructurales. Aunque no es un sitio patrimonial catalogado, el Anexo I es un edificio modernista que amerita ser preservado a la luz de su importancia histórica y cultural en Brasilia.A inventividade estrutural encontra-se no resultado conjunto da arquitetura, estrutura e construção. Apropriado reconhecer a simbologia expressa pelas estruturas e, sobretudo, compreender o cenário em que engenheiros e arquitetos são responsáveis pela criação de construções, especialmente identificadas como arte estrutural. Motivados a indagar sobre a inventividade estrutural do Edifício Anexo I do TRF Tribunal Regional Federal da 1ª Região, antiga Sede do TSE Tribunal Superior Eleitoral, localizado na Praça dos Tribunais Superiores em Brasília-DF, este artigo apresenta a análise da obra projetada pelo arquiteto Nauro Jorge Esteves e engenheiro Ernesto Guilherme Walter. Os profissionais trabalharam com Oscar Niemeyer durante a construção de Brasília. Em especial, o processo projetual de Ernesto Walter não havia sido suficientemente investigado, como resultado da pesquisa, revela-se a sua inventividade estrutural. Os levantamentos documentais e a modelagem computacional demonstraram relação da estrutura com a forma plástica da edificação, e como as decisões arquitetônicas e estruturais conjuntas dos projetistas viabilizaram a composição dos arrojados balanços estruturais. Mesmo não sendo tombado, é um edifício modernista com atributos que o coloca em particular interesse frente à necessidade da preservação dos seus valores históricos e culturais, na paisagem da escala gregária. A elaboração de um Plano de Conservação deve pautar-se pelo reconhecimento da sua significância cultural