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Title: Análise de estruturas reticuladas espaciais com barras de seções variáveis.
Authors: Pereira, Renato Antônio Tavares
metadata.dc.contributor.advisor: Araújo, Francisco Célio de
Keywords: Pórticos espaciais
Deslocamentos em metais
Métodos de elementos de contorno
Construções metálicas
Issue Date: 2015
Citation: PEREIRA, Renato Antônio Tavares. Análise de estruturas reticuladas espaciais com barras de seções variáveis. 2015. 70 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2015.
Abstract: Neste trabalho, apresenta-se uma formulação para a análise de pórticos espaciais (3D) capaz de modelar elementos de barra com seções transversais contendo formas geométricas arbitrárias, variando genericamente ao longo do elemento. Particularmente para a determinação da rigidez torcional e da função de empenamento da seção transversal, obtidas segundo Saint-Venant (equação de Laplace), aplica-se o Método dos Elementos de Contorno (MEC). Além disso, considerando o teorema de Green, as demais propriedades geométricas das seções (área, momentos de inércia, fator de forma ao cisalhamento, etc.) são expressas em termos de integrais de contorno, e desse modo, a malha de elementos de contorno considerada para a resolução do problema de torção é usada para o cálculo dessas propriedades. Nota-se que para o cálculo automático do fator de forma ao cisalhamento, adota-se uma discretização da seção em faixas de cálculo ao longo das direções principais, sendo, nesse processo, a avaliação de momentos estáticos pertinentes também calculados via integrais de contorno. Posteriormente, essas estratégias são incorporadas a uma formulação própria para o cálculo numérico da matriz de rigidez de elemento do Método dos Deslocamentos (da Rigidez Direta) nos casos em que essas propriedades variem genericamente ao longo do eixo, e um programa computacional para a análise de pórticos espaciais é desenvolvido. Além de validar os resultados, as comparações com pacote comercial SAP2000, e com diversos problemas encontrados na literatura são realizadas.
metadata.dc.description.abstracten: In this work, a formulation for the analysis of spatial (3D) frames is presented that allows the modeling of elements with geometrically arbitrary cross sections varying along their axis according to generic laws. Particularly for determining the section warping function, and the torsional stiffness, which result from solving the Saint-Venant torsion problem, the BEM is employed. Besides, considering the Green's theorem, all the other geometric characteristics of the section (area, moments of inertia, shear-shape factor, etc.) are expressed in terms of boundary integrals, and so, the boundary element mesh used to solve the torsion problem is re-used to determine these section geometrical data. Notice that for the automatic evaluation of the shear-shape factor (employed to determine he effective shear area), the section is discretized along the principal axes by means of calculation strips, and the Gauss-Legendre quadrature is applied. After that, these strategies are considered along with a suitable formulation for the numerical evaluation of element stiffness matrices (for the Direct Stiffness Method - DSM), in cases when these geometrical properties generically vary along the element axis. All the techniques are eventually incorporated into a compute code for the general analysis of 3D (spatial) frame structures. In order to validate the results, comparisons with SAP2000 package, and with several problems found in the technical literature are accomplished.
Description: Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/5252
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 29/04/2015 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.
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