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Title: Investigação qualitativa da eficiência de um projeto de cobertura em membrana estrutural.
Authors: Nunes, Eliana Ferreira
metadata.dc.contributor.advisor: Sousa Junior, João Batista Marques de
Keywords: Estruturas metálicas
Coberturas em membranas
Otimização estrutural
Issue Date: 2012
Publisher: Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: NUNES, E. F. Investigação qualitativa da eficiência de um projeto de cobertura em membrana estrutural. 2012. 243 f. Tese (Doutorado em Ciências da Engenharia Civil) - Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2012.
Abstract: Por meio deste trabalho investigou-se qualitativamente o desempenho das membranas estruturais, estruturas de superfície (em dupla curvatura em direções opostas) com espessura e peso mínimos, que absorvem apenas os esforços na forma de tensões de tração no seu próprio plano, considerando-se dois aspectos: estrutural e de procedimento de projeto. Abrangeu, inicialmente, a análise de estruturas leves construídas e o acompanhamento dos procedimentos construtivos de coberturas em membrana. Estas investigações possibilitaram identificar as estratégias que contribuem para alcançar o ótimo desempenho do sistema e os desafios das etapas de projeto e construção, e balizaram a análise qualitativa do desempenho de um projeto de cobertura em membrana estrutural, ou seja, de uma situação em particular, como exemplo. Essa análise qualitativa desenvolveu-se em duas etapas, guiada por dados numéricos e experimentais. A primeira etapa envolveu a processo de otimização do conjunto estrutural sob a ação de cargas. As análises evidenciaram que o desempenho desse sistema flexível resulta da estabilidade espacial do conjunto estrutural (arranjo e geometria de todos os componentes), da rigidez da superfície da membrana (geometria da membrana), bem como a organização e cooperação de todos os componentes em estado de tensão. A segunda etapa abrangeu a investigação experimental do comportamento do material da membrana no contexto da estrutura para a análise da geometria da superfície da membrana planificada. Tal avaliação possibilitou verificar as diferenças entre o modelo teórico (forma de equilíbrio contínua) e a forma real (composta de painéis planos), e propor ajustes na geometria dos painéis planos, para que a forma final possa revelar não só o caminho das forças, mas também o melhor uso do material. As investigações, análises realizadas e o procedimento de trabalho adotado ampliaram a compreensão desse sistema apontando possibilidades para aumentar o desempenho do mesmo e minimizar as falhas da etapa preliminar de projeto.
metadata.dc.description.abstracten: This paper provides a qualitative investigation about the structural performance of the membranes, surface structures (with double curvature in opposite directions) with minimum thickness and weight, which absorb forces in form of tensile stresses in its own plane, considering two aspects: structural and design procedure. Initially, it involved the analyses of lightweight structure buildings and the observation of constructive work process in membrane roofs. These investigations allowed identifying strategies that contribute to achieve optimum system performance and the challenges encountered along the stages of designing and building. They also guided the qualitative analysis of the performance of a structural membrane roofing project, i.e., a particular situation, as example. This qualitative analysis was developed in two stages, guided by experimental and numerical data. The first stage involved the optimization procedure of the structural system under load action. This analysis showed that the flexible system performance is resulted of the three-dimensional stability of the structural system (arrangement and geometry of all components), membrane surface stiffness (membrane geometry), as well as the cooperation of all components in pre-tension state. The second stage comprised the experimental investigation of the membrane material behaviour within the structure context in order to analyze the flattened membrane geometry. Such evaluation enabled to verify the difference between the theoretical model (shape of equilibrium) and the actual shape (consisting of flat panels), enabling the proper adjustment of the surface geometry so that the final shape can reveal not only the path of the forces, but also the best use of the material. The investigations, analyzes and working procedure here adopted broadened the understanding of this system pointing possibilities to increase its performance and to minimize failures during the preliminary stage of design.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2910
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