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Análise de métodos analíticos de blocos rígidos sobre duas estacas e as tensões limites das regiões nodais
(2019-03-18) Lopes, Dylson Junyer de Souza; Barros, Rodrigo; Maciel, Daniel Nelson; ; ; ; Diógenes, Hidelbrando José Farkat; ; Silva Filho, José Neres da;
Os blocos são importantes para o equilíbrio da estrutura e entre as principais dificuldades encontradas para o dimensionamento consiste em não existir um consenso ao se tratar do modelo de dimensionamento e comportamento desses elementos, o que gera lacunas a respeito das considerações que devem ser feitas no dimensionamento, gerando discrepâncias, por exemplo, dos valores das tensões de compressão na biela e área de aço. Este trabalho conduziu um estudo analítico, frente a ensaios experimentais realizados por Delalibera (2006) e Munhoz (2014), utilizando métodos de dimensionamento nacionais e internacionais, com o objetivo de avaliar os limites e resultados que promovem. Diante disso, observamos que o código espanhol possui maiores forças de avaliação enquanto Santos (2013), ABNT NBR 6118 (2014) e CEB (1990), menores. Outro fator importante foi a discrepância dos valores da resultante de tração do tirante teórico e experimental, apresentando variações de acordo com o bloco. Porém, na maior parte dos casos, a força experimental no tirante foi inferior a força no tirante referente aos métodos analíticos, o que pode estar relacionado a influência das armaduras secundarias, confinamento e a contribuição da resistência à tração do concreto.
Análise do procedimento da NBR 6118/2014 para o cálculo de deslocamento de vigas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2017) Araújo, Juliana Caroline Neves de; Madureira, Edmilson Lira; Almeida, Marcos Lacerda; Maciel, Daniel Nelson
Até a década de 1990, a verificação rigorosa de membros estruturais de concreto armado aos limites de deformações excessivas representava tarefa laboriosa, haja vista a complexidade do comportamento mecânico do referido material e a precariedade dos recurs os computacionais então disponíveis. Por esta razão, a versão da norma aplicada a projetos de estruturas de concreto armado, a NBR 6118/1982, em vigor até o ano de 2003, apresentava em sua redação critério prático para a estimativa das dimensões da seção t ransversal de vigas manufaturadas com o referido material que, uma vez atendido, dispensava tal verificação. Apesar do aperfeiçoamento dos métodos aproximados de cálculo e da evolução da computação eletrônica digital, perdurou certo grau de incompatibilida de em sua aplicação direta aos propósitos do projeto estrutural cotidiano, precipuamente, no tocante à análise deformacional. Consta na versão da NBR 6118/2003, recomendação de procedimento simplificado para o cálculo de deslocamentos em elementos estrutur ais com as características ora abordado, que foi mantida na versão da NBR 6118/2014, atualmente, em vigor. Tal procedimento, baseado na proposta de Branson (1968), prevê a consideração da variação da rigidez à flexão da seção transversal do membro estrutur al conforme o estado de tensões solicitantes, tomandose por referência a relação entre o momento fletor que solicita a seção crítica, e o momento fletor correspondente à fissuração do concreto em tração. O objetivo deste trabalho é a análise da validade da formulação de Branson (1968) para o cálculo de deslocamentos de vigas isostáticas de concreto armado, tomando se por referência para fins de comparação resultados obtidos mediante o emprego de formulação ortotrópica nãolinear em Estado Plano de Tensões, elementos finitos e relações constitutivas não lineares para o concreto.
Análise dos deslocamentos e dos momentos fletores nas fundações e nos pilares de pontes retas ortogonais em concreto armado considerando a interação solo-estrutura
(2018-05-04) Freitas, Mariana Silva; Silva Filho, José Neres da; Maciel, Daniel Nelson; ; ; ; Barros, Rodrigo; ; Silva, Ricardo José Carvalho;
O trabalho de pesquisa apresenta um estudo analítico e numérico considerando a interação solo-estruturas (ISE) dos deslocamentos e dos momentos fletores nas fundações e nos pilares de pontes retas ortogonais em concreto armado. Para tanto, foi realizado o estudo de alguns modelos analíticos clássicos de interação soloestruturas (ISE), com enfoque para a solução de Matlock e Reese e para Equação Diferencial em Base Elástica com uma solução particular obtida utilizando a série de Fourier. A ponte idealizada foi modelada de forma acoplada (estrutura 3D) utilizando o Método dos Elementos Finitos com auxílio do programa computacional CSi Bridge V17. Os resultados de deslocamentos horizontais e momentos fletores, obtidos de forma analítica, foram comparados com os obtidos por modelagem numérica realizada através do programa computacional SAP 2000. Os valores obtidos corroboraram que os métodos computacionais, quando calibrados por parâmetros de entrada confiáveis, tendem a se distanciar menos da realidade física do fenômeno do que os métodos analíticos, visto que permitem simular o problema de forma mais realística. Por fim, ressalta-se que a qualidade da resposta que se obtém utilizando modelos computacionais deve ser tomada com cautela pelos projetistas, considerando sempre a sensibilidade dos modelos adotados.
Análise estática e dinâmica de diferentes geometrias de fundações superficiais de aerogeradores
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2017) Ribeiro, Robson; Filho, José Neres da Silva; George Magalhães Maranhão; Barros, Rodrigo; Maciel, Daniel Nelson
Com o atual crescimento da indústria da energia eólica faz-se necessário o estudo cada vez mais aprofundado de soluções para fundações de aerogeradores que sejam capazes sustentar estruturas cada vez maiores e mais esbeltas utilizadas nas torres de suporte. Esta pesquisa tem como objetivo comparar três geometrias de fundações superficiais de aerogeradores, sendo elas: circular; quadrada e octogonal. Foram realizadas análises estáticas utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF) a partir do software SAP 2000. Também foram feitas análises modais com o objetivo de investigar a influência da geometria no comportamento dinâmico das fundações. Foram realizadas análises comparativas do momento fletor e rigidez rotacional da fundação, da influência do módulo de reação vertical nos esforços internos e na rigidez rotacional e da influência da rigidez da fundação na rigidez rotacional. Além disso, foram realizadas análises dinâmicas modais comparando três modelos: torre perfeitamente engastada; apoios flexíveis e modelo da fundação discretizada em elementos finitos. Os resultados das análises estáticas mostram que a fundação quadrada apresenta desempenho melhor com relação aos esforços internos e a rigidez rotacional fornecida à torre e os resultados da análise modal mostram pouca diferença entre o comportamento dinâmico das fundações.
Análise modal de aerogeradores onshore com torres em aço utilizando um software de modelagem computacional
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-22) Araújo, Ana Beatriz Lima de; Silva Filho, José Neres da; Robson Ribeiro; Barros, Rodrigo; Maciel, Daniel Nelson
Esta pesquisa tem por objetivo realizar uma breve revisão da literatura trazendo as principais características, classificações e conceitos a respeito de aerogeradores onshore e realizar, paralelamente, análises dinâmicas modais de um conjunto de estruturas de aerogeradores com torres em aço, enquadradas em três diferentes modelos de simulação: torre de diâmetro constante e engastada (Modelo A); torre de diâmetro variável e engastada (Modelo B); torre de diâmetro variável com apoios flexíveis (Modelo C), utilizando um software de análise estrutural, o SAP2000. Para obtenção desse conjunto de estruturas, foram variados parâmetros de massa de topo (rotor + nacele) e altura das torres, obtendo-se 9 espécimes distintas as quais foram simuladas para cada um dos três modelos, totalizando 27 análises. Os resultados das análises dinâmicas demonstraram que todas as estruturas simuladas se enquadraram na classificação de flexível-flexível, estando longe das frequências principais de excitação (1P e 3P) adotadas no estudo. Essa classificação garante que as configurações das estruturas simuladas não sofrerão com problemas relacionados a amplificações dinâmicas e ressonância, no entanto tais resultados satisfatórios do ponto de vista dinâmico não garantem que as torres não poderão sofrer com problemas de deformações excessivas ou problemas de Estado Limite de Serviço (ELS), sendo necessários mais estudos a fim de refinar os resultados obtidos e determinar se essas estruturas são tecnicamente viáveis.
Análise não linear de pórticos planos considerando modelos hiperelásticos pelo método dos elementos finitos posicional
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-22) Santos, Leandro dos; Maciel, Daniel Nelson; http://lattes.cnpq.br/4343155598427033; Nascimento Neto, Joel Araújo do; http://lattes.cnpq.br/2747505817148030; Greco, Marcelo; Barros, Rodrigo
Neste estudo, realizou-se o desenvolvimento e a implementação dos modelos hiperelásticos Mooney-Rivlin, Neo-Hookean, Ogden e Yeoh em um código computacional em FORTRAN. Este código foi construído utilizando o Método dos Elementos Finitos Posicional, juntamente com a cinemática de Reissner e o método de Newton-Raphson, para possibilitar a análise não linear de pórticos planos com amostras de elastômeros adicionadas de diferentes proporções de negro de carbono. Após a implementação dos modelos, empregou-se o Método dos Mínimos Quadrados para determinar os coeficientes constitutivos dos modelos hiperelásticos. Em seguida, foi realizada uma avaliação comparativa do desempenho de cada modelo, analisando suas curvas de força versus deslocamento. Os resultados revelaram que os modelos de Yeoh e Ogden apresentaram resultados coerentes, enquanto os modelos Neo-Hookean e MooneyRivlin apresentaram discrepâncias. Essa observação foi atribuída ao número de constantes presentes na formulação de tais modelos. Além disso, concluiu-se que a abordagem do Método dos Elementos Finitos Posicional para a análise não linear de pórticos planos, utilizando modelos hiperelásticos, demonstrou bom desempenho. Especialmente após as modificações propostas neste estudo, que incluíram a consideração do primeiro e segundo invariante de deformação da formulação de cisalhamento simples, visando melhorar a representação da distorção na energia específica de deformação dos modelos hiperelásticos.
Análise não linear de treliças considerando modelos hiperelásticos pelo método dos elementos finitos posicional
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-08-08) Perônica, Denn's Santana; Maciel, Daniel Nelson; http://lattes.cnpq.br/4343155598427033; http://lattes.cnpq.br/6137133841504576; Greco, Marcelo; Barros, Rodrigo; Carrazedo, Rogerio
Nos últimos anos, houve um aumento na utilização de materiais hiperelásticos em estruturas, como por exemplo, polímeros vulcanizados ou naturais. Em virtude disso, torna-se relevante expandir o conhecimento quanto ao desempenho mecânico destes materiais por meio do desenvolvimento de modelos numéricos que simulem o seu comportamento e que sejam capazes de apresentar previsões mais realistas. Para materiais representados por modelos hiperelásticos, a consideração das não linearidades física e geométrica é mais adequada para representar o seu comportamento mecânico quando submetidos a grandes deformações. Desse modo, o presente trabalho objetiva a implementação de um código computacional, com o propósito de analisar e comparar o comportamento mecânico de treliças considerando a não linearidade física, descrita por modelos hiperelásticos, e a não linearidade geométrica utilizando a formulação posicional em elementos finitos. Foi utilizado o método do comprimento de arco de Riks-Wempner associado ao método iterativo de Newton-Rapshson para traçar caminhos de equilíbrio com fenômenos de snap-through e snap-back. Foram considerados os modelos hiperelásticos Neo-Hookean, de Mooney-Rivlin, Polinomial, de Yeoh, de Ogden e de ArrudaBoyce. A validação do programa implementado se deu por meio da comparação com soluções analíticas e resultados numéricos e experimentais de trabalhos científicos.
Análise não-linear de treliças pelo método dos elementos finitos posicional
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-02-28) Lacerda, Estéfane George Macedo de; Scudelari, Ada Cristina; ; http://lattes.cnpq.br/6556306307432176; ; http://lattes.cnpq.br/1763651349773729; Maciel, Daniel Nelson; ; http://lattes.cnpq.br/4343155598427033; Costa Júnior, João Carlos Arantes; ; http://lattes.cnpq.br/5028446242533356; Miná, Alexandre José Soares; ; http://lattes.cnpq.br/3108651560747878
Este trabalho apresenta a formulação posicional não linear geométrica para treliças usando diferentes medidas de deformação. A formulação posicional é uma abordagem alternativa para problemas não lineares. Essa formulação considera as posições nodais como variáveis do sistema não linear em vez dos deslocamentos (que é largamente utilizado na literatura). O trabalho também descreve o método do comprimento de arco, usado para traçar caminhos de equilíbrio com snap-through e snap-back. Aplicações numéricas com treliças já consagradas na literatura e comparações com outros trabalhos são fornecidos para provar a acurácia da formulação proposta
Análise numérica do efeito de fatores influentes da reação álcali-agregado no desempenho de estruturas de concreto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-04-07) Rodrigues, Edmilson Correia; Madureira, Edmilson Lira; ; http://lattes.cnpq.br/0666185389012179; ; http://lattes.cnpq.br/9924088617881407; Maciel, Daniel Nelson; ; http://lattes.cnpq.br/4343155598427033; Silva Filho, José Neres da; ; http://lattes.cnpq.br/0915972389480304; Cabral, Kleber Cavalcanti; ; http://lattes.cnpq.br/8387906402114241
O objetivo deste trabalho é a simulação numérica do desempenho Mecânico de membros de concreto afetados pela Reação Álcali-Agregado ou RAA, reportada por Stanton em 1940. A RAA despertou a atenção no âmbito da Engenharia Civil a partir da década de 80, quando foram relatadas consequências de seu efeito expansivo em estruturas de concreto, incluindo fissuração, ruína e perda de funcionalidade. Apesar da disponibilidade de resultados experimentais a formulação do problema ainda carece de aperfeiçoamento de modo que sua solução permanece duvidosa. A simulação numérica é recurso importante para a avaliação de danos em estruturas provocados pela reação, e suas recuperações. As tarefas de suporte desse trabalho foram realizadas mediante a aproximação por elementos finitos, sobre formulação ortotrópica não linear, e, modelo termodinâmico de deformações por RAA. Os resultados obtidos revelaram que o efeito expansivo da RAA induziu o declínio do desempenho mecânico do concreto diminuindo a margem de segurança prévia à ruína do material. Ficou evidente que a temperatura influencia, exclusivamente, a cinética da reação, de modo que a ruína foi tanto mais precoce quanto maior a temperatura da massa sólida do concreto
Análise paramétrica da distribuição de esforços internos devidos às cargas móveis em tabuleiros alargados de pontes esconsas em viga
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-03-26) Marcelino, Karen Andreza; Maciel, Daniel Nelson; Silva Filho, José Neres da; http://lattes.cnpq.br/4343155598427033; https://orcid.org/0000-0002-6935-9316; http://lattes.cnpq.br/0167281551944911; Trautwein, Leandro Mouta; Barros, Rodrigo
O modal rodoviário participa significativamente da matriz de transporte brasileira. Atualmente, o Brasil testemunha o aumento da demanda de tráfego rodoviário por parte de veículos maiores, mais pesados e em maior quantidade, bem como adequações nos requisitos necessários ao projeto de pontes rodoviárias, presentes nas normas pertinentes, o que levou grande parte das pontes antigas a não atender às novas especificações de projeto, precisando ser submetidas a intervenções, dentre as quais o alargamento de tabuleiros. Tais intervenções fazem com que as pontes passem a apresentar uma nova distribuição de esforços internos, sendo esta distribuição mais complexa no caso das pontes esconsas, devido à sua configuração estrutural, visto que o arranjo dos elementos dessas estruturas se dá de tal forma que não ocorre um cruzamento normal entre os eixos da ponte e do obstáculo transposto, comportamento comumente caracterizado por um ângulo de esconsidade. Entretanto, a ampliação de pontes esconsas existentes ainda é pouco investigada no meio científico. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho é avaliar a distribuição de esforços internos (devidos às cargas móveis) em pontes esconsas em vigas com tabuleiros alargados, considerando a variação de três parâmetros distintos: quantidade de longarinas, resistência à compressão do concreto das regiões de alargamento e ângulo complementar de esconsidade. Para isto, foram desenvolvidos modelos analíticos e numéricos, via método dos elementos finitos (MEF), a fim de possibilitar a análise da distribuição de esforços internos na estrutura alargada, através dos fatores de distribuição de momento fletor (FDMFs) e de força cortante (FDFCs). Como resultado, observou-se que houve uma transferência progressiva de absorção de momentos fletores das longarinas antigas para as longarinas de alargamento com o aumento da resistência à compressão do concreto dos trechos alargados. No tocante à quantidade de longarinas dos modelos, o aumento da resistência à compressão dos trechos de alargamento diminuiu a diferença percentual, em módulo, entre as longarinas antigas e as longarinas de alargamento, ao passo que o aumento de esconsidade direcionou os momentos fletores para as longarinas iniciais. Quando analisada a influência da esconsidade, de modo geral, houve um comportamento semelhante entre as esconsidades de 0° a 30°, ao passo que os modelos com esconsidade de 60° destoaram dos demais, de modo que o aumento da esconsidade direcionou a absorção de momentos fletores para as longarinas externas. Por fim, as maiores diferenças percentuais foram obtidas por meio do MEF, seguido pelos métodos analíticos.
Avaliação da distribuição de tensões em edifícios de alvenaria estrutural submetidos à variação de temperatura devido a incêndio
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018) Oliveira, Nicole Nahara Souza de; Nascimento Neto, Joel Araújo do; Nascimento Neto, Joel Araújo do; Mittelbach, Fernanda Rodrigues; Maciel, Daniel Nelson
Existem na literatura diversos estudos e experimentos relacionados à análise de estruturas de concreto armado em situações de incêndio. Entretanto, com relação às estruturas de alvenaria, pouco tem sido feito para avaliar os aspectos do incêndio, por exemplo, na perda de resistência dos elementos, na redistribuição de tensões e na ocorrência de fissuração. Além disso, considerando o caráter peculiar do comportamento das paredes de alvenaria estrutural e suas diferenças em relação às estruturas de concreto armado, não se pode aplicar indiscriminadamente as diretrizes estabelecidas para análise desse tipo de estrutura às estruturas em alvenaria. Neste sentido, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a distribuição de tensões em paredes de edifícios de alvenaria estrutural submetidos a variações de temperatura correspondentes à ocorrência de incêndio em determinados cômodos do apartamento. As análises foram realizadas através de resultados obtidos por meio da modelagem computacional de uma edificação padrão térreo mais três pavimentos tipo, utilizando-se o modelo de pórtico equivalente proposto por Nascimento Neto et at. (2014), que consiste na discretização da alvenaria utilizando elementos finitos de barra. Através dessa modelagem também foram verificadas as deformações ocorridas na laje do pavimento e de que forma se dá sua interação com as paredes estruturais do edifício. Além disso, também foi avaliada a possibilidade do emprego de modelos simplificados de análise para obtenção dessas deformações e das correspondentes tensões atuantes nas paredes. A partir das análises foi possível identificar a ocorrência de tensões de cisalhamento com intensidade acima dos limites estabelecidos atualmente pelas normas NBR 15961-1 e NBR 15812-1, indicando a necessidade de realização de procedimentos de reforço em algumas paredes do edifício exemplo avaliado. As análises foram complementadas pela avaliação da redistribuição de tensões nas paredes de modo a se fazer uma previsão da provável fissuração que pode ocorrer.
Avaliação dos efeitos de 2ª ordem global em edifícios de alvenaria estrutural
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018) SILVA, Rafael Victor Pompeu Ângelo da; Nascimento Neto, Joel Araujo do; Barros, Rodrigo; Maciel, Daniel Nelson
Em face da realidade das construções em alvenaria estrutural, é possível observar modificações consideráveis na forma de se projetar com esse sistema construtivo, exigindo, portanto, o desenvolvimento de análises mais refinadas do sistema estrutural do edifício. Em especial, as solicitações dos painéis de contraventamento sofrem alterações substanciais nas condições dessa nova prática de projeto que utiliza estruturas de transição de concreto armado, que podem ser totais, quando as paredes de alvenaria são totalmente interrompidas no térreo, ou parciais, quando essa interrupção não ocorre em todas as paredes. Sob essa perspectiva, o estudo apresentado trata da magnitude dos efeitos de 2ª ordem global de edifícios de alvenaria estrutural executados sobre estruturas de transição, total ou parcial, de concreto armado. As análises se basearam em dois modelos computacionais: o modelo de pórtico tridimensional, proposto por Nascimento Neto (1999), que representa o sistema de contraventamento por meio de um pórtico tridimensional constituído por barras verticais flexíveis e barras horizontais rígidas; e o modelo de pórtico equivalente, proposto por Nascimento Neto (2014), que simula as paredes estruturais por um pórtico equivalente constituído por barras horizontais e verticais flexíveis, representando a distribuição interna de rigidez da parede. A partir desses modelos básicos, foram realizadas modelagens tridimensionais de tipologias usuais de edifícios de alvenaria estrutural projetados no Brasil, variando-se a distribuição das paredes em planta e a existência ou não de estruturas de transição. As análises foram conduzidas avaliando-se a distribuição da força horizontal entre os painéis de contraventamento, a distribuição das tensões normais e de cisalhamento na base das paredes imediatamente acima das vigas de transição, os esforços internos nas vigas de transição, assim como a magnitude do parâmetro γ_z para as variadas condições geométricas do sistema de contraventamento. Considerando os resultados obtidos, é possível afirmar que o emprego de estruturas de transição tem papel fundamental na estabilidade global dos edifícios de alvenaria estrutural, pois, além de estarem dispostos na base do edifício, alteram substancialmente a distribuição de rigidez dos painéis de contraventamento e, por consequência, o comportamento e intensidade dos esforços tanto nas paredes quanto nas vigas de transição.
Comportamento de blocos de concreto armado sobre duas estacas com cálice parcialmente embutido: estudo experimental
(Revista Portuguesa de Engenharia de Estruturas, 2019) Maciel, Daniel Nelson; Barros, Rodrigo; Giongo, José Samuel
Em estruturas de concreto pré-moldado, a ligação pilar-fundação pode ocorrer por meio do cálice de fundação, que por sua vez pode estar embutido, parcialmente embutido ou externo, com o colarinho saliente em relação ao bloco de fundação. Apresenta-se nesse trabalho resultados de um estudo experimental de blocos de fundação sobre duas estacas com cálice parcialmente embutido submetido à ação centrada, utilizando modelos em escala reduzida 1:2. Nos modelos analisados, considerou-se a existência de chave de cisalhamento nas paredes do cálice e do pilar, e também a conformação de paredes lisas nos elementos. Os resultados são comparados com o de blocos de fundação que apresentam ligações monolíticas. Observa-se que os blocos com chave de cisalhamento apresentam força última superior à dos blocos com ligação monolítica, e que os blocos com interface lisa apresentam força última até 26% menor do que a dos blocos com ligação monolítica
Consideração de efeitos térmicos em sólidos bidimensionais não lineares
(2019-03-29) Saraiva, Marcos Daian Figueiredo da Silva; Maciel, Daniel Nelson; ; ; Nascimento Neto, Joel Araújo do; ; Costa Júnior, João Carlos Arantes; ; Greco, Marcelo;
Neste trabalho, aborda-se o estudo do comportamento termomecânico de sólidos bidimensionais, levando em consideração os efeitos das não linearidades física e geométrica. Os efeitos térmicos são considerados mediante formulação fundamentada na primeira e segunda leis da termodinâmica e energia livre de Helmholtz, necessários para análise do comportamento termoelástico e termoplástico na resposta dinâmica estrutural. O Método dos Elementos Finitos Posicional é empregado como formulação não linear geométrica, onde adota-se as posições nodais como incógnitas ao invés dos deslocamentos. Com relação à resposta dinâmica, são feitas comparações utilizando-se de diversos algoritmos de integração temporal. Estuda-se também, a resposta termomecânica em problemas de impacto contra anteparo rígido através da condição de penetração nula. O desenvolvimento das rotinas computacionais para os diversos problemas propostos geram resultados numéricos que são confrontados com aqueles obtidos na literatura especializada, evidenciando a precisão da formulação aqui proposta.
Contribuição ao estudo de treliças não lineares considerando efeitos térmicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-03-11) Cavalcante, João Paulo de Barros; Maciel, Daniel Nelson; Scudelari, Ada Cristina; ; http://lattes.cnpq.br/6556306307432176; ; http://lattes.cnpq.br/4343155598427033; ; http://lattes.cnpq.br/7872831489261761; Costa Júnior, João Carlos Arantes; ; http://lattes.cnpq.br/5028446242533356; Greco, Marcelo; ; http://lattes.cnpq.br/7953197985531154
O presente trabalho consiste na análise numérica via Método dos Elementos Finitos (MEF) de treliças submetidas a carregamentos térmicos, mecânicos e suas respectivas interações. A metodologia proposta baseia-se no teorema da mínima energia potencial, escrita em relação as posições nodais ao invés dos deslocamentos para lidar com problemas termomecânicos, levando-se em consideração os efeitos das não linearidades física e geométrica. Referente aos problemas dinâmicos, a solução da equação de equilíbrio é alcançada através da discretização temporal perante diferentes algoritmos de integração temporal, explícitos e implícitos. A formulação é estendida para problemas de impacto entre treliças e anteparo rígido, onde as posições nodais são restringidas através da condição de penetração nula. Sendo assim, apresenta-se uma formulação termodinamicamente consistente, fundamentada na primeira e segunda lei da termodinâmica e na energia livre de Helmholtz, para analisar problemas dinâmicos de estruturas treliçadas com comportamento termoelástico e termoplástico. A implementação dos problemas consiste no desenvolvimento de rotinas computacionais, sendo os resultados numéricos da formulação proposta confrontados com exemplos encontrados na literatura especializada.
Contribuições ao dimensionamento de vigas de rolamento em aço com contenção lateral entre os apoios
(2017-07-10) Sena, Larissa Veras Torquato; Scudelari, Ada Cristina; Araújo, Francisco Adriano de; ; ; ; Maciel, Daniel Nelson; ; Carrer, José Antônio Marques;
As pontes rolantes e suas vigas de rolamento são componentes essenciais de várias operações industriais e de outros segmentos. Cada ponte e suas vigas de rolamento formam um sistema estrutural mecânico de manuseio de material. Apesar desses equipamentos serem atualmente muito utilizados em galpões industriais, existem pouquíssimos trabalhos e pesquisas destinados ao dimensionamento de suas vigas. Com o intuito de auxiliar profissionais e estudantes da área de estruturas metálicas a realizar as verificações do dimensionamento das vigas de rolamento em aço, este trabalho apresenta os critérios de cálculo necessários ao dimensionamento destas vigas segundo a NBR 8800 (ABNT, 2008). Os parâmetros de cálculo contemplam os procedimentos de determinação das solicitações e resistências de projeto, a verificação dos estados-limites últimos e de serviço, as verificações das forças localizadas e de fadiga, e o dimensionamento de enrijecedores soldados à alma do perfil das vigas de rolamento. Ao final, desenvolveu-se uma planilha no programa comercial Excel (Microsoft Corporation), para fins didáticos e acadêmicos, com a metodologia de cálculo abordada. Para a aferição do programa utilizou-se quatro exemplos disponíveis na literatura além de um exemplo didático de viga de rolamento dimensionada pela NBR 8800 (ABNT, 2008).
Desenvolvimento da célula base de microestruturas periódicas de compósitos sob otimização topológica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-08-07) Silva Júnior, Dorgival Albertino da; Costa Júnior, João Carlos Arantes; ; http://lattes.cnpq.br/5028446242533356; ; http://lattes.cnpq.br/5686657441961897; Santos, Antonio Marques dos; ; http://lattes.cnpq.br/6970575408586491; Maciel, Daniel Nelson; ; http://lattes.cnpq.br/4343155598427033; Coutinho, Karilany Dantas; ; http://lattes.cnpq.br/8409211766785367; Santos, Laura Camila Diniz dos; ; http://lattes.cnpq.br/9391986710596212
Esta tese desenvolve uma nova técnica para projetos de microestruturas de compósitos pelo processo de Otimização Topológica, com objetivo de maximizar a rigidez, fazendo uso do Método da Energia de Deformação e utilizando um esquema de refino h-adaptativo visando obter uma melhor definição do contorno topológico da microestrutura. Isso é feito ao se distribuir material de forma otimizada em uma região de projeto preestabelecida denominada como Célula Base. Neste trabalho, o Método dos Elementos Finitos é utilizado para descrição do domínio e para solução da equação de governo. A malha é refinada de forma iterativa de modo que o refino da malha de elementos finitos é feito em todos os elementos que representem materiais sólidos e todos os elementos vazios que contenham ao menos um nó em uma região de material sólido. O elemento finito escolhido para o modelo de aproximação é o triangular linear de três nós. Já para a resolução do problema de programação não linear com restrições foi utilizado o Método Lagrangiano Aumentado e um algoritmo de minimização com base na direção do tipo Quasi-Newton e das condições de Armijo-Wolfe auxiliando no processo de descida. A Célula Base que representa o compósito é encontrada a partir da equivalência entre um material fictício e um material preescrito, distribuído de forma ótima na região de projeto. A utilização do Método da Energia de Deformação se justifica por proporcionar menor custo computacional devido a uma formulação mais simplificada do que o tradicional Método de Homogeneização. Os resultados são apresentados com mudança na prescrição de deslocamento, com mudança na restrição de volume e a partir de vários valores iniciais das densidades relativas.
Dimensionamento de seções transversais de concreto armado solicitadas à flexo-compressão
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016) Chao, Victor Gomes; Madureira, Edmilson Lira; Almeida, Marcos Lacerda; Maciel, Daniel Nelson
A seção transversal de membro estrutural de concreto armado está submetida à flexo-compressão quando se encontra solicitada mediante a ação simultânea de momento fletor e esforço normal compressivo. Em razão dos tipos de carregamento e de sua vinculação ao restante da estrutura, normalmente, o estado de solicitação dos pilares se enquadra nesta modalidade. Apesar da disponibilidade de softwares avançados aplicáveis ao dimensionamento de pilares, em algumas circunstâncias faz-se necessário realizar o dimensionamento de seções transversais à flexo-compressão a partir de procedimento manual, através de ábacos. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de algoritmos em linguagem automática Scilab destinados à obtenção de mapeamento numérico de suporte ao traçado de ábacos de auxílio ao dimensionamento de seções transversais de concreto armado solicitadas à flexo-compressão.
Dynamic analysis of a flare tower in off-shore platforms
(Universidade Federal de Lavras, 2017) Maciel, Daniel Nelson; Drumond, Tomaz de Paula; Greco, Marcelo
Since deepwater petroleum deposits were discovered in 2008, many projects of off-shore platforms were made in Brazil. Therefore, it is necessary to know better the behavior of structural elements that are used on these platforms, both under static and under dynamic conditions. The present work deals with the dynamic analysis of a flare tower, which is a truss structure attached to these platforms, where gases with no industrial application are burned. As a result of the burn, shock waves generated during the process reach the flare tower structure, causing the occurrence of blast loads. On the present work, the behavior of the flare tower under blast loadings was analyzed. The structure was considered as a space truss due to its geometry and its joints. New flare tower dimensions were calculated and equivalent blast loading values were estimated. These values were established as initial conditions; stress and strainvalues in the finite elements are calculated. Thus, it was possible to evaluate if the structure of the flare tower would fail and the critical conditions on the structure could be identified. Results indicate that the structure is in safe conditions up to a limited period of time, due to the fatigue of materials.is
Dynamic positional finite element method applied to nonlinear geometric 3D solids
(Asociación Argentina de Mecánica Computacional, 2010-11) Maciel, Daniel Nelson; Coda, Humberto B.
This paper presents the dynamic positional nonlinear geometric formulation for tridimensional problems. The positional formulation is an alternative approach for non linear problems, since it considers nodal positions as variables of the nonlinear system instead of displacements as usual in literature. In order to avoid locking, tetrahedral third-order isoparametric finite element (20 nodes) is implemented for both displacement and stress field. Regarding to dynamic forces, it is considered the consistent mass matrix and damping effects proportional to the body mass. The well-known Newmark algorithm for time integration is applied. Some simple numerical examples are presented in order to show the accuracy of the proposed formulation

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