DECIV - Artigos publicados em periódicos

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    Composite steel beams strength evaluation constituted of steel profiles filled with reinforced concrete.
    (1998) Mergulhão, Aluisio José Ramos; Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Machado, Roberta Maria
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    An efficient BE iterative-solver-based substructuring algorithm for 3D time-harmonic problems in elastodynamics.
    (2001) Araújo, Francisco Célio de; Martins, Cláudio José; Mansur, Webe João
    This work is concerned with the development of an efficient and general algorithm to solve frequency-domain problems modelled by the boundary element method based on a sub-region technique. A specific feature of the algorithm discussed here is that the global sparse matrix of the coupled system is implicitly considered, i.e. problem quantities are not condensed into interface variables. The proposed algorithm requires that only the block matrices with non-zero complex-valued coefficients be stored and manipulated during the analysis process. In addition, the efficiency of the technique presented is improved by using iterative solvers. The good performance of pre-conditioned iterative solvers for systems of equations having real-valued coefficients, well demonstrated in the literature, is confirmed for the present case where the system matrix coefficients are complex. The efficiency of the algorithm described here is verified by analysing a soil–machine foundation interaction problem. CPU time and accuracy are the parameters used for estimating the computational efficiency.
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    Análise comparativa de sistemas verticais de estabilização e a influência do efeito P-delta no dimensionamento de edifícios de andares múltiplos em aço.
    (2002) Tabarelli, Aline; Araújo, Ernani Carlos de; Prestes, José Antônio Soares
    Nesse trabalho apresenta-se um estudo comparativo entre os sistemas de estabilizações verticais em pórticos rígidos e os sistemas em treliças em ‘K’ e em ‘X’. A eficiência estrutural é analisada através do relacionamento entre o número de pavimentos com os deslocamentos horizontais, esforços solicitantes e os perfis adotados no dimensionamento dos modelos. Nos sistemas rígidos, os esforços solicitantes e os deslocamentos horizontais são maiores do que nos sistemas contraventados. Nesse caso, leva-se a estruturas mais pesadas e, portanto, menos econômicas. A partir de 24 pavimentos, para se garantirem deslocamentos aceitáveis nos modelos rígidos, a rigidez necessária do sistema fica impraticável. Usaram-se as teorias linear e não-linear (Efeito P-Δ) para análise comparativa dos modelos adotados. Nesse contexto, verificouse que a análise não-linear é fundamental para os modelos com maior número de pavimentos, pois proporciona resultados de esforços e deslocamentos mais coerentes.
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    Análise teórico-experimental de elementos comprimidos de aço : ênfase em perfis soldados.
    (2002) Paula, Geraldo Donizetti de; Gonçalves, Roberto Martins
    Este trabalho apresenta resultados de uma análise teórico-experimental sobre a resistência à compressão de perfis I soldados de aço, formados por chapas cortadas a maçarico. A construção metálica no Brasil utiliza os perfis I soldados de aço formados por chapas cortadas a maçarico em virtude da pouca disponibilidade no mercado dos perfis laminados. Os perfis soldados brasileiros apresentam dimensões (altura, largura de mesa e espessura) diferentes das encontradas nos perfis laminados e soldados, fabricados em outros países. Apresentam-se os principais parâmetros envolvidos na formulação das curvas de resistência à compressão para perfis soldados de pequenas dimensões, tais como: tensões residuais, imperfeições geométricas iniciais e seus efeitos no cálculo da resistência à compressão dos perfis soldados compostos por chapas cortadas a maçarico. Os perfis ensaiados pertencem às séries CS 150 x 25, PS 200 x 25 e PS 225 x 29, sendo que foram obtidos resultados experimentais da força normal crítica e das imperfeições geométricas iniciais para três modelos de cada série com quatro índices de esbeltez diferente.
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    Fadiga em plataformas offshore fixas com modelos em elementos finitos.
    (2002) Taier, Roberto; Araújo, Ernani Carlos de; Godefroid, Leonardo Barbosa
    Quatro juntas tubulares de uma plataforma offshore fixa foram modeladas em elementos finitos para o cálculo das vidas à fadiga e comparação com os resultados obtidos através de modelos convencionais em elementos de barras. Foram também cotejados os fatores de concentração de tensões (SCF’s), obtidos com base nas formulações paramétricas, com os calculados através dos modelos em elementos finitos. Os objetivos foram averiguar a validade do refinamento do cálculo da fadiga em juntas críticas da plataforma e avaliar as suas conseqüências na elaboração do plano de inspeção. Os resultados permitiram concluir que a análise por elementos finitos torna-se recomendada para juntas que não apresentam tipo e/ou comportamento compatíveis com as configurações padronizadas, normalmente utilizadas pelos programas. Das quatro juntas analisadas, duas delas não necessitariam fazer parte do plano de inspeção da plataforma.
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    Geotechnical aspects of eroded sediments relevant to tailings disposal design.
    (2003) Gomes, Romero César; Ribeiro, Luís Fernando Martins; Albuquerque Filho, Luiz Heleno; Rezende, Carlos Henrique
    Since 1975, Samarco Minerac¸a˜o S.A. has been mining the iron ore deposits of the Germano Mine in the Quadrila´tero Ferrı´fero ~Iron Quadrangle! in Minas Gerais, Brazil. Presently, this mine is depleted, and a huge ultimate pit ~approximately 1,300 m long, 800 m wide, and 220 m deep!, known as the Germano Open Pit, was produced. Samarco Minerac¸a˜o currently processes the iron ore from the adjacent Alegria Mine, having reserves that exceed 5 billion tons of itabirite. The iron ore is transported by a 1,500-m-long conveyor belt that crosses the eastern border of the Germano Pit. Design studies of the tailings disposal system to be implemented in this old pit area have generated several questions related to the geological complexity and geotechnical features of the pit and the engineering properties of the tailings. The proposed project will fill the abandoned pit with tailings using the upstream construction method and will reach up to 160 m high when completed. The paper discusses the geological and geotechnical concerns regarding instability of slopes and deposited sediments. These studies are essential for evaluation of the deposited sediments as a foundation material for future tailings pile structures.
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    Comportamento de sistemas de armazenagem industrial do tipo Drive-in.
    (2003) Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Campos, Simone Rodrigues
    Os sistemas de armazenagem industrial são estruturas utilizadas para armazenar produtos manufaturados e são conhecidos também como racks. Variam de pequenas estantes carregadas manualmente até estruturas de mais de 30 m de altura com carregamento automatizado. São fabricados em perfis formados a frio com perfurações ao longo da coluna. Nesse trabalho, é analisado o modelo de rack do tipo Drive-in através de software comercial. Foram feitas análises numéricas linear e não linear, considerando o modelo bidimensional e tridimensional. Na ausência de especificações brasileiras para o projeto de racks, foram utilizadas as prescrições americanas do Rack Manufacture Institute com certas modificações, já que essas prescrições não abrangem o sistema Drive-in. Foram realizados estudos comparativos das diversas análises, foi avaliada a importância da determinação dos dados experimentais e foi analisada a eficiência da aplicação de forças horizontais como forma de representar a estrutura fora do prumo.
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    Analysis of 3D time-dependent acoustic problems via a generic BE substructuring algorithm based on iterative solvers.
    (2003) Araújo, Francisco Célio de; Alberto, Denival Rogério; Dors, Cleberson
    In this paper, a generic BE/BE coupling algorithm based on iterative solvers is applied to solve 3D time-dependent acoustic problems. As regards the treatment of the time-dependence, a direct time-marching scheme is considered. Several types of boundary elements and cells are available in the code for the spatial description of the involved variables. Concerning the BE/BE coupling technique, its chief idea is to completely avoid storing and manipulating the zero blocks appearing in the coupled system by the use of iterative solvers. The global system matrix is not explicitly assembled; instead the algebraic subsystems (associated with the substructures of the model) are manipulated as they were independent of each other. An insight into the coupling strategy and the used iterative solver (Jacobi-preconditioned bi-conjugate gradient method) is given. Analyses of sound barriers are carried out for verifying the performance of the respective computational code modules.
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    New developments on BE/BE multi-zone algorithms based on krylov solvers - applications to 3D frequency-dependent problems.
    (2004) Araújo, Francisco Célio de; Mansur, Webe João; Dors, Cleberson; Martins, Cláudio José
    In this paper, new developments concerning the use of BE/BE coupling algorithms for solving 3D time-harmonic problems are reported. The algorithms are derived by considering different iterative solvers. Their chief idea is to work with the global sparse matrix of the coupled system, however without considering the many zero blocks associated with the non-coupled nodes of different subregions. The use of iterative solvers makes it possible to store and manipulate only the block matrices with non-zero coefficients. Preconditioned iterative solvers based on the Lanczos, bi-conjugate gradient, and GMRES (generalized minimal residual) methods are used to derive the BE/BE coupling algorithms. A description of the formulation of these solvers, which are completely general and can be applied to any non-singular, non-hermitian systems of equations, is provided. The performance of the algorithms is verified by solving some foundation-soil interaction problems. Important parameters for estimating the efficiency of the algorithms as required CPU times, matrix sparsity, and accuracy of the obtained responses are presented in the results of the paper.
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    Análise da estabilidade elástica de treliças espaciais.
    (2004) Pinheiro, Leonardo; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
    O presente trabalho fornece um estudo da estabilidade de treliças espaciais através da utilização de uma formulação elástica não-linear, baseada no método dos elementos finitos, que leva em consideração os efeitos de segunda ordem e a mudança de geometria da estrutura. Especial atenção é dada ao cálculo da matriz de rigidez, onde tais efeitos são levados em consideração, e à obtenção do vetor de forças internas do elemento. A partir daí, foi realizada uma implementação computacional para que a análise do comportamento de treliças espaciais fosse possível. Ao final desse artigo, através da análise de problemas estruturais encontrados na literatura, pretende-se verificar a eficácia tanto da formulação empregada quanto da implementação computacional realizada.
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    Análise teórico-experimental de elementos formados a frio perfurados submetidos à compressão.
    (2004) Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Souza, Flávio Teixeira de
    Sistemas de armazenagem industrial são amplamente utilizados em todo o mundo, pois aliam praticidade e economia. Eles possuem diversas particularidades estruturais, entre elas a existência de perfurações ao longo da altura das colunas, para encaixe de outros elementos, o que dificulta a previsão de sua resistência, devendo esta ser feita, segundo associações de fabricantes, por meio de ensaios. Esse trabalho apresenta a utilização da simulação via elementos finitos para previsão da resistência dessas colunas e nele também são apresentadas alternativas aos ensaios experimentais.
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    Geração de modelos de regionalização de vazões máximas, médias de longo período e mínimas de sete dias para a bacia do Rio do Carmo, Minas Gerais.
    (2005) Barbosa, Sylvio Elvis da Silva; Barbosa Júnior, Antenor Rodrigues; Silva, Gilberto Queiroz da; Campos, Elizabeth Neves Borges; Rodrigues, Vanessa de Carvalho
    O fato de ser limitada a disponibilidade hídrica de uma bacia hidrográfica, aliado ao crescente aumento da demanda motivado pelos mais variados usos e impulsionado pelo desenvolvimento econômico, exige a adoção de critérios de gestão capazes de minimizar os inevitáveis conflitos pelo uso da água. Para que a gestão seja adequada, requer-se o conhecimento dos diferentes segmentos do ciclo hidrológico, notadamente da precipitação e da vazão. Com isso, e considerando-se a importância de se verem atendidas as regiões com ausência ou escassez de dados fluviométricos, desenvolveu-se o presente estudo de construção de modelos matemáticos de regionalização de vazões na bacia do rio do Carmo. Para isso, foram construídas as séries de chuvas totais anuais, totais do semestre mais chuvoso e máximas diárias, e as séries de vazões máximas, médias e mínimas. As séries de chuvas no ponto foram convertidas em chuvas na área com o uso do método de Thiessen. Com base nas séries anuais das vazões máximas, médias e mínimas, ajustaram-se modelos de probabilidade que permitiram a extrapolação dos dados históricos. Ainda, para pesquisar a influência do relevo sobre as variáveis hidrológicas foram feitas as quantificações de diferentes parâmetros que caracterizam a bacia. Deste modo, ao final foram construídos os modelos de regionalização das vazões.
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    Análise teórico-experimental de ligações parafusadas em perfis formados a frio.
    (2005) Morais, Cassius Soares; Silva, Alexandre Camillo da; Ribeiro, Luiz Fernando Loureiro; Sarmanho, Arlene Maria Cunha
    Nesse trabalho, são apresentados estudos teórico-experimentais para avaliação do comportamento de ligações viga-coluna parafusadas, utilizando seções transversais em perfis de aço formados a frio de paredes finas. O programa experimental consiste de seis testes experimentais com dois tipos de protótipos. Com os resultados obtiveram-se a curva momento-rotação, a rigidez da ligação, bem como os momentos últimos e seu mecanismo de colapso.
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    Métodos diretos de determinação do coeficiente de dispersão longitudinal em cursos d’água naturais. Parte 1 - Fundamentos teóricos.
    (2005) Barbosa Júnior, Antenor Rodrigues; Silva, Gilberto Queiroz da; Neves, Betânia Vilas Boas; Devens, Julimara Alves
    O transporte e a dispersão de poluentes em cursos d’água naturais são normalmente descritos por um modelo unidimensional, na forma da equação diferencial conhecida como equação da advecção-dispersão, deduzida a partir de um balanço de massa, onde os fluxos são regidos pela lei de Fick. Essa equação contém dois parâmetros que são normalmente avaliados través de estudos com traçadores: a velocidade média do escoamento e o coeficiente de dispersão longitudinal. Nesse artigo, são apresentados cinco métodos diretos de determinação do coeficiente de dispersão longitudinal, que são concebidos a partir da solução fundamental da equação da advecção-dispersão e que requerem a realização de testes de campo com o uso de traçadores: o método dos momentos, o método da propagação (routing procedure ), um procedimento gráfico devido a Chatwin e dois outros métodos simples baseados nas propriedades da solução fundamental da equação diferencial da advecção-dispersão.
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    Métodos diretos de determinação do coeficiente de dispersão longitudinal em cursos d’água naturais. Parte 2 - Aplicação e comparação dos métodos.
    (2005) Barbosa Júnior, Antenor Rodrigues; Silva, Gilberto Queiroz da; Neves, Betânia Vilas Boas; Devens, Julimara Alves
    Nesse artigo, se discutem os resultados de 22 testes de campo realizados em diferentes cursos d’água natu-rais com o emprego de traçadores ambientalmente neu-tros. Nos testes, a velocidade média do escoamento é estimada a partir do tempo de viagem da nuvem do traça-dor e o coeficiente de dispersão longitudinal é avaliado segundo cinco diferentes métodos diretos, que foram descritos na Parte 1 desse trabalho. A qualidade dos re-sultados das avaliações é analisada com base nas deter-minações feitas pelo método da propagação, por ser este considerado superior aos demais. Os resultados de cinco testes de campo serviram, ainda, para a análise de repro-dutibilidade dos métodos, enquanto quatro outros tes-tes permitiram também a avaliação da pequena influência do método de injeção do traçador na determinação do coeficiente de dispersão pelo método da propagação.
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    Confiabilidade estrutural utilizando o método de Monte Carlo e redes neurais.
    (2005) Barbosa, Anderson Henrique; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Neves, Francisco de Assis das
    A análise de confiabilidade estrutural em geral, por envolver um grande número de variáveis aleatórias ou exigir uma grande quantidade de simulações, se depara com a questão do custo computacional. Duas técnicas utilizadas para essa avaliação são o método de simulação de Monte Carlo e os métodos analíticos do tipo FORM/SORM. Os métodos analíticos FORM e SORM podem apresentar problema de precisão no cálculo da probabilidade de falha. Em relação ao método de Monte Carlo, embora sejam de fácil implementação e absolutamente geral, o grande número de simulações pode exigir um tempo de processamento elevado, o que pode tornar sua aplicação inviável. Nesse trabalho, foi utilizada uma rede neural treinada para substituir a solução do problema estrutural necessário a cada simulação de Monte Carlo, com o objetivo de reduzir o custo computacional requerido na análise. As aplicações realizadas proporcionaram bons resultados, com baixo custo computacional, o que atesta a viabilidade de sua aplicação.
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    Numerical analysis of composite steel-concrete columns of arbitrary cross section.
    (2005) Sousa Junior, João Batista Marques de; Caldas, Rodrigo Barreto
    This paper presents a numerical formulation for the nonlinear analysis of slender steel-concrete composite columns of generic cross-sectional shape, subjected to axial force and biaxial bending. The cross section is defined in terms of a number of closed polygonal loops of a specific material, each one with its own stress-strain relation, with reinforcement bars embedded in the polygons. The material and geometrically nonlinear equlibrium problem is solved by the finite element method, with displacement-based stress resultant beamcolumn elements. The proposed scheme turns possible, with a unified treatment, to perform analyses of concrete-filled steel tubes, fully or partially encased steel profiles, or less usual cross sections present on composite construction. The robustness and accuracy of the formulation is verified against numerical and experimental results available in the literature.
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    Avaliação da integridade estrutural da Ponte Marechal Hermes - rio São Francisco/MG.
    (2005) Brinck, Fabiana Malta; Cândido, Luiz Cláudio; Neves, Francisco de Assis das
    Sabe-se que a degradação que ocorre em estruturas de pontes metálicas é um problema mundial. Isto ocorre por diversas razões, como envelhecimento da ponte, aumento da carga de tráfego, ataque ambiental e, algumas vezes, devido a projetos, detalhamento e construção da estrutura inadequados. Para resolver esses problemas, procedimentos diferentes de inspeção de pontes têm sido aplicados em diferentes países. No Brasil, no entanto, parece não haver preocupação em preservar a integridade das estruturas, não sendo comum a realização de inspeções e/ou manutenções, o que pode afetar a segurança estrutural, levando à necessidade de reparos mais severos e mais caros. Esse trabalho procurou diagnosticar e propor soluções visando à minimização da corrosão desenvolvida na Ponte Marechal Hermes (rio São Francisco). Para isso, foram feitas visitas in locu e, através de inspeção visual, filmagem e registros fotográficos, coletaram-se os dados necessários para análises. Também foram coletadas amostras e, então, realizadas caracterizações química, mecânica e metalográfica do aço empregado na ponte. Fez-se modelagem através de elementos finitos, visando a analisar o comportamento estrutural da ponte com e sem danos por corrosão, o que possibilitou a verificação dos elementos estruturais mais solicitados e a influência da corrosão nessas regiões. Foram realizados ensaios com névoa salina em diferentes sistemas de pintura, visando a identificar o melhor procedimento de revestimento para proteção da ponte. Verificou-se que o emprego do sistema de pintura constituído de etil silicato de zinco, com primer epóxi-amida, rico em zinco e esmalte poliuretano alifático, foi o que apresentou melhor desempenho.
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    Formulação inelástica de segunda ordem para sistemas estruturados em aço.
    (2005) Machado, Fernando Carlos Scheffer; Silveira, Ricardo Azoubel da Mota
    Esse trabalho fornece um estudo sobre o comportamento inelástico de segunda ordem de estruturas metálicas, tendo como base o emprego do método dos elementos finitos e do método da rótula plástica. Atenção especial é dada à formulação de um elemento finito híbrido, em especial da sua matriz de rigidez, que é modificada durante o processo de carregamento da estrutura, para incorporar os efeitos inelásticos da estrutura. O conceito da seção montada é introduzido juntamente com os fundamentos da abordagem plástica-refinada empregada. Ao final desse artigo, através da análise de vários problemas encontrados na literatura, verifica-se a eficácia, tanto da formulação inelástica desenvolvida, quanto das implementações computacionais realizadas.
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    Analysis of steel storage rack columns.
    (2005) Sarmanho, Arlene Maria Cunha; Freitas, Marcílio Sousa da Rocha; Souza, Flávio Teixeira de
    Storage rack systems are structures composed of cold-formed steel structural members that are used as columns, beams and bracing. The rack columns present peculiar features in their design because they have perforations to facilitate assemblage of the system, which makes them more difficult to analyze by cold-formed steel structures design codes. There are several design codes proposed by the manufacturers associations, as the specifications of Rack Manufacturers Institute (RMI), applied in the USA along with the specification of the American Iron and Steel Institute (AISI). These codes propose experimental stub columns tests for the determination of their resistance. In this work, the commercial software, ANSYS, is used for material and geometric nonlinear analysis of these columns, and the results are compared with experimental data obtained by stub column tests, for a typical section of racks manufactured in Brazil.