Ferramenta Computacional para Determinação de Forças Geradas por Ondas em Estacas

This paper presents the development of a computational software tool for the determination of the forces generated by the passage of waves on piles, with the objective of disseminating instructive knowledge, or assisting in the design process of such structure, commonly found in port regions. This tool is built through the use of a free, open-source and easy-to-assimilate computational language. To make this software more intuitive, a graphical interface is designed to illustrate the results obtained. To obtain these results, the present work is based on the methodology adopted by Mason [1], which makes use of Morison’s formula that is commonly present in the literature, and also adopted by the Spanish standard (ROM2.0-11). This work differs from the methodology adopted by Mason in what concerns the determination of the incident wave length on the pile. Here, a numerical solver is used for the solution of the dispersion relation, avoiding the need to verify the wave propagation regime. The results found reinforce the importance of using computational tools in the study or practice of engineering, providing greater precision and agility in performing complex calculations.Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta de software computacional para determinação dos esforços gerados pela passagem de ondas em estacas, com o objetivo de disseminar o conhecimento didático, ou auxiliar o processo de dimensionamento da referida estrutura, comumente encontrada em regiões portuárias. Esta ferramenta é construída através da utilização de uma linguagem computacional gratuita, de código fonte aberto e de fácil assimilação. Para tornar este software mais intuitivo, é elaborada uma interface gráfica, a fim de ilustrar os resultados obtidos. Para obter esses resultados, o presente trabalho se baseia na metodologia adotada por Mason [1], que faz uso da fórmula de Morison, comumente presente na literatura, sendo também adotada pela norma espanhola de engenharia (ROM2.0-11). Este trabalho difere da metodologia adotada por Mason no que diz respeito à determinação do comprimento de onda incidente na estaca. Aqui, um solucionador numérico é utilizado para a solução da relação de dispersão, evitando a necessidade de verificar o regime de propagação das ondas. Os resultados encontrados reforçam a importância da utilização de ferramentas computacionais no estudo ou prática de engenharia, proporcionando maior precisão e agilidade na realização de cálculos complexos

Método de analogia de grelha: análise numérica de lajes maciças de concreto armado

During the phases of design and structural analysis of solid concrete slabs the determination of the internal forces has been a topic of interest given the inherent difficulties in the study of continuous elements. Currently, numerical techniques such as the Finite Element Method (FEM) and the gridwork analogy method have been widely implemented in computational tools, so that the last one consists of a simplification by discretization of the slab in a system of uniformly spaced orthogonal bars, in order to constitute a plane grid whose properties are compatible with the original structure. This work intends to analyze the gridwork analogy method applied to solid rectangular and “L-shaped" reinforced concrete slabs, in order to determine the mesh spacing and torsional constant (J) that gives sufficient precision to the results of forces and displacements, in comparison to finite elements and the Theory of Plates solution. At the end of the studies, it was noticed great compatibility in obtaining bending moments and displacements compared to FEM, from the use of J/I=1.5 and J/I=2.5, respectively, and about fifteen to thirty centimeters of bar spacing.A determinação de esforços solicitantes em lajes de concreto têm sido tema de interesse visando a elaboração de projetos e análises estruturais, dadas as dificuldades inerentes ao estudo de elementos contínuos. Atualmente, técnicas numéricas como o Método dos Elementos Finitos (MEF) e o método de analogia de grelha têm sido amplamente implementadas em ferramentas computacionais, sendo este último uma simplificação por discretização da laje em um sistema de barras ortogonais uniformemente espaçadas, de modo a constituir uma grelha de características compatíveis à estrutura original. Este trabalho tem por objetivo analisar o método de analogia de grelha aplicado a lajes maciças de concreto armado retangulares e em “L”, de forma a encontrar o espaçamento de malha e constante de torção (J) que confira precisão adequada à determinação de esforços e deslocamentos, comparando-os às soluções por elementos finitos e Teoria de Flexão de Placas. Ao final das análises, percebeu-se grande compatibilidade na obtenção de momentos de flexão e deslocamentos comparados ao MEF, a partir do uso das relações J/I=1,5 e J/I=2,5, respectivamente, para espaçamentos entre barras na ordem de quinze a trinta centímetros

Verificação da confiabilidade estrutural no projeto de vigas Portuárias de concreto protendido

O objetivo do presente trabalho é avaliar a confiabilidade estrutural nos projetos de vigas portuárias de concreto protendido, conforme critérios das normas vigentes, devido à necessidade de se verificar a influência da variação dos parâmetros de projeto sobre a segurança da estrutura. Será verificada a confiabilidade em relação ao estado limite último de flexão. Desenvolveu-se um modelo para análise de estruturas portuárias de concreto, o qual foi validado confrontando os resultados obtidos com dados experimentais pré-existentes. Posteriormente procedeu-se a avaliação do índice de confiabilidade segundo o método de confiabilidade de primeira ordem. Depois de calculado o índice de confiabilidade foram realizados estudos paramétricos com vistas a observar a variação deste frente a três variáveis aleatórias: resistência característica a compressão do concreto; resistência característica de ruptura por tração da armadura ativa; relação entre carga permanente e carga total. Este estudo permite estimar a sensibilidade do projeto em relação às variáveis aleatórias consideradas no modelo. Em função dos dados observados se verificou que a maior variação no índice de confiabilidade ocorreu frente à variação da relação entre carga permanente e carga total, porém, destaca-se a importância da análise conjunta das variáveis envolvidas no processo

Estudo sobre o traçado de cabos pós-tracionados em vigas isostáticas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia CivilEste trabalho apresenta um estudo sobre vigas isostáticas protendidas pós-tracionadas, com várias condições de carregamento, geometria dos cabos e condições de ancoragem. Para este estudo foi desenvolvido um programa computacional, em linguagem Visual Basic 6.0, que simula numericamente o comportamento de vigas isostáticas protendidas pós-tracionadas, sob a ação de carregamentos externos. Foram elaboradas rotinas para a verificação dos estados limites de serviço, segundo as normas brasileiras. São verificados os estados limites de serviço referentes à formação de fissuras, descompressão e também o estado limite de compressão excessiva. Foi utilizado o método dos prismas equivalentes para implementar uma nova formulação para o cálculo das perdas progressivas de protensão, já que este método permite que as perdas sejam calculadas separadamente por cabos. Além deste método, foram implementados os procedimentos apresentados pela NBR-6118 (2003) e por Vasconcelos. Estes dois últimos procedimentos de cálculo foram implementados com algumas adaptações, possibilitando, também, que as perdas progressivas sejam calculadas separadamente por cabo. Com o auxílio do programa, foram testados vários exemplos de vigas. Deste modo, foi possível analisar diversos tipos de traçados de cabos, o que possibilitou o estudo de critérios para o lançamento de cabos de protensão

Avaliação da confiabilidade de longarinas de concreto protendido de pontes rodoviárias em relação ao estado limite último de flexão

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2019Este trabalho trata da avaliação do índice de confiabilidade de vigas longarinas protendidas de pontes rodoviárias em relação ao estado limite último de ruptura por flexão. É mostrada uma vasta revisão bibliográfica de trabalhos científicos que tratam de confiabilidade estrutural, de elementos estruturais protendidos e de pontes rodoviárias. Observa-se que nenhum desses trabalhos trata, especificamente, da confiabilidade de longarinas protendidas considerando as normas NBR-6118:2014 e NBR-7188:2013, evidenciando o ineditismo da tese. São apresentadas as recomendações das normas brasileiras e os procedimentos utilizados no projeto e verificação dos estados limites para as vigas protendidas das pontes analisadas. São projetadas 18 vigas longarinas protendidas, onde varia-se o vão, a resistência à compressão do concreto e a tensão de ruptura do aço protendido. É desenvolvido um modelo mecânico para verificação da capacidade resistente das vigas no estado limite último. Este modelo foi validado através da comparação dos resultados obtidos computacionalmente com os de quarenta e uma vigas protendidas que tiveram seus ensaios experimentais registrados em trabalhos científicos. Para os dados da carga móvel, ou seja, dados de pesos dos veículos que trafegam nas rodovias nacionais, são empregados os dados obtidos por ROSSIGALLI (2013). São utilizadas duas metodologias para a obtenção de um modelo de carga móvel para um período de retorno de 50 anos. Uma baseada na extrapolação linear dos dados da cauda da curva normal e a outra baseada em uma distribuição de valores extremos do tipo I (Gumbel). O Método de Monte Carlo foi utilizado no modelo mecânico para o cálculo do momento resistente da viga e dessa forma foi possível conhecer os parâmetros estatísticos dessa variável, média, desvio padrão e curva de distribuição de probabilidades. Para a obtenção do índice de confiabilidade ß foi utilizado o método de confiabilidade de primeira ordem (FORM) que se mostrou bastante rápido e eficiente. Através das análises realizadas é possível observar que a tensão de ruptura do aço protendido, a incerteza do modelo mecânico e a carga móvel são as variáveis mais importantes no que tange o cálculo do valor do índice de confiabilidade ß. Para todos os casos avaliados o valor do índice de confiabilidade foi superior a 4,0, que é superior ao valor mínimo exigido de 3,5, mostrando que as recomendações normativas nacionais para projeto de vigas longarinas garantem um nível de segurança adequado mesmo sob situações críticas de carregamento.Abstract: This work deals with the evaluation of the reliability index of prestressed girders in relation to the ultimate limit state of flexural failure. A broad bibliographical review of scientific works dealing with structural reliability, prestressed structural elements, and highway bridges is shown. It is observed that none of these works specifically deals with the reliability of prestressed girders considering the Brazilian codes NBR-6118:2014 and NBR-7188:2013, evidencing the originality of the thesis. The recommendations of the Brazilian standards and the procedures used in the design and verification of the limit states for the prestressed beams of the analyzed bridges are presented. Eighteen prestressed girders were designed, where the span, the concrete compressive strength and the tensile strength of the prestressed steel are varied. A mechanical model is developed to verify the ultimate resistance of the girders in the ultimate flexural limit state. This model was validated by comparing the computational obtained results with those of forty-one prestressed beams that had their experimental tests recorded in scientific works. For the model of the moving load, that is, data of vehicles weight that travel in the national highways, the data obtained by ROSSIGALLI (2013) were used. Two methodologies were used to obtain a moving load model for a 50-year return period. One based on the linear extrapolation from the data of the superior tail of the normal probability distribution, and other using a model of type I ? Extreme Value Distribution (Gumbel). The Monte Carlo method was used in the mechanical model for the calculation of the resistant bending moment of the girder and thus it was possible to know the statistical parameters of this variable, i.e., mean, standard deviation and probability distribution curve. In order to obtain the reliability index, the first order reliability method (FORM) was used, which proved to be very fast and efficient. Through the performed analyzes it is possible to observe that the tensile strength of the prestressed steel, the uncertainty of the mechanical model and the moving load are the variables that most influence the reliability index. For all the evaluated cases the value of the reliability index was higher than 4.0, which is higher than the minimum required value of 3.5. It shows that Brazilian standards recommendations for prestressed girders design ensure an adequate level of safety even under critical loading situations

Verificação da confiabilidade estrutural no projeto de vigas Portuárias de concreto protendido

O objetivo do presente trabalho é avaliar a confiabilidade estrutural nos projetos de vigas portuárias de concreto protendido, conforme critérios das normas vigentes, devido à necessidade de se verificar a influência da variação dos parâmetros de projeto sobre a segurança da estrutura. Será verificada a confiabilidade em relação ao estado limite último de flexão. Desenvolveu-se um modelo para análise de estruturas portuárias de concreto, o qual foi validado confrontando os resultados obtidos com dados experimentais pré-existentes. Posteriormente procedeu-se a avaliação do índice de confiabilidade segundo o método de confiabilidade de primeira ordem. Depois de calculado o índice de confiabilidade foram realizados estudos paramétricos com vistas a observar a variação deste frente a três variáveis aleatórias: resistência característica a compressão do concreto; resistência característica de ruptura por tração da armadura ativa; relação entre carga permanente e carga total. Este estudo permite estimar a sensibilidade do projeto em relação às variáveis aleatórias consideradas no modelo. Em função dos dados observados se verificou que a maior variação no índice de confiabilidade ocorreu frente à variação da relação entre carga permanente e carga total, porém, destaca-se a importância da análise conjunta das variáveis envolvidas no processo