Menu

Atualmente, as novas tendências arquitetônicas e as exigências de mercado, vêm conduzindo a engenharia estrutural na busca por soluções cada vez mais arrojadas, as quais exigem grande experiência e conhecimento dos projetistas estruturais aliados à utilização de novos materiais e tecnologias. Esta filosofia de concepção estrutural está inserida em uma das mais importantes tendências de projeto dos últimos anos, ou seja: a busca por sistemas estruturais de rápida execução, dotados de peças de menor peso próprio e que possam vencer grandes vãos com um mínimo de elementos verticais, permitindo assim uma maior flexibilidade na adequação de ambientes. Por outro lado, esta filosofia de projeto tem conduzido a elementos estruturais cada vez mais esbeltos e com freqüências naturais cada vez mais baixas e, por conseguinte, mais próximas das faixas de freqüência das excitações dinâmicas associadas às atividades humanas, tais como: andar, correr, pular, etc. Devido as razões expostas anteriormente, os sistemas estruturais de engenharia tornaram-se bastante vulneráveis aos efeitos de vibrações induzidas por pequenos impactos como é o caso do caminhar de pessoas sobre pisos, resultando em desconforto para as pessoas. Deve-se destacar, ainda, que tais considerações de projeto têm atendido aos estados limites de serviço. Todavia, os estados limites de utilização desses sistemas estruturais precisam ser analisados, sem sombra de dúvida, de maneira mais criteriosa. Deste modo, no sentido de contribuir para fornecer subsídios aos engenheiros estruturais, no que tange a análise dinâmica de estruturas submetidas a excitações induzidas pelos seres humanos, são desenvolvidos diversos modelos de carregamento representativos do caminhar de pessoas. A variação espacial e temporal da carga dinâmica é considerada ao longo da análise e, bem como, o efeito transiente do impacto do calcanhar humano nos pisos é levado em conta. Assim sendo, são considerados nesta dissertação diversos modelos estruturais associados a pisos mistos (aço-concreto). Técnicas usuais de discretização, com base no emprego Método dos Elementos Finitos (MEF), via utilização do programa computacional Ansys, são consideradas neste estudo. Uma análise extensa acerca da resposta dinâmica dos pisos é feita, mediante o emprego dos modelos de carregamento desenvolvidos, principalmente, em termos dos valores das acelerações. Na seqüência, os resultados encontrados são comparados com aqueles fornecidos pela literatura técnica disponível sobre o assunto sob o ponto de vista associado ao conforto humano. Investiga-se, também, a influencia da variação de parâmetros estruturais sobre a resposta dinâmica dos modelos, tais como: comprimento, vão, taxa de amortecimento, espessura das lajes e, ainda, rigidez das ligações viga-coluna. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando as normas de projeto são utilizadas sem o devido cuidado. Um outro ponto importante diz respeito ao fato de que em diversos pisos analisados observa-se que os critérios de conforto humano não são satisfeitos, demonstrando a importância da consideração dos efeitos dinâmicos provenientes dos seres humanos na análise desse tipo de problema.

O trabalho analisa os critérios de implantação da construção predial de concepção lean (lean construction). A construção lean é um modelo de organização da produção baseado em procedimentos de gestão da industria automobilística (Sistema Toyota de Produção). Na dissertação são discutidas as adaptações desses procedimentos e indicadas condições de melhoria da produtividade da construção. É apresentado um estudo de implantação de construção lean em anteprojeto de prédio no Centro da cidade do Rio de Janeiro. É analisado o mapeamento de fluxo de valor das atividades de abastecimento da obra, içamento e montagem das estruturas metálicas.

Este trabalho propõe uma organização para o processo de abastecimento de estruturas metálicas na construção de um prédio comercial, correlacionando a logística de suprimentos do canteiro com a montagem das estruturas metálicas. A proposta foi desenvolvida a partir dos conceitos da logística empresarial e da concepção construtiva lean originário do Sistema Toyota de Produção e posteriormente foram aplicados em outros setores como o da construção civil. Para enfatizar problemas críticos do processo de abastecimento de materiais e identificar suas soluções, foi estudado uma proposta logística para o suprimento das estruturas em uma obra localizada no Centro da cidade do Rio de Janeiro. A sincronização entre a atividade logística e o processo de montagem das estruturas seguiu a lógica lean de redução de tempos de espera, de eliminação de estoques em canteiros, como condição para a melhoria de produtividade da obra. Foi analisado o mapeamento da cadeia de valor do fluxo de materiais e operações compreendidos entre o depósito de estruturas e a obra, verificando o balanceamento de atividades de produção e os possíveis ganhos de produtividade.

Nesta dissertação propõe-se uma metodologia de análise para analise da resposta dinâmica, deslocamentos e esforços, de pontes rodoviárias devido à travessia de comboios de diversos tipos de veículos sobre o tabuleiro irregular dessas obras de arte. Para tal, desenvolve-se uma análise paramétrica extensa com o objetivo de avaliarem-se os efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais existentes no tabuleiro sobre o comportamento das pontes rodoviárias. A metodologia de análise é desenvolvida no domínio do tempo de acordo com um modelo estatístico. O modelo matemático é concebido de forma a simular o conjunto do veículo e do tabuleiro, denominado neste trabalho comumente de sistema veículo-ponte (ou sistema veículo-estrutura). Considera-se a participação da massa e da rigidez dos veículos na definição das freqüências do conjunto e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. Assim sendo, simula-se o tabuleiro das obras de arte por uma viga modelada com base em elementos finitos de barra unidimensionais e discretizada com massas concentradas e flexibilidade distribuída. Aos nós estão associados os movimentos de rotação no plano e translação vertical. Desprezam-se a inércia de rotação e a deformação por cisalhamento. São considerados 04 (quatro) modelos distintos para representar os veículos do comboio na análise paramétrica, ou seja: veículos com um eixo e uma massa, viaturas com um eixo e duas massas, veículos com dois eixos e três massas e carros com três eixos e quatro massas. Todos os veículos são simulados por sistemas de massas, molas e amortecedores e são descritos por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo matemático não-determinístico, com base na densidade espectral do perfil do pavimento, obtida experimentalmente. Os perfis irregulares do pavimento são considerados associados a processos fracamente estacionários e ergódicos. O carregamento sobre a superestrutura das pontes é constituído por uma sucessão infinita de veículos igualmente espaçados e deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro. Devido à própria natureza das irregularidades superficiais e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema veículo-ponte. São estudadas as respostas dos modelos estruturais, com base em tabuleiros isostáticos de concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo caixão, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões deste trabalho versam sobre a adequação do modelo matemático empregado, observando-se a influência do tipo de modelo de veículo utilizado (com um ou mais eixos) sobre a resposta dinâmica das pontes rodoviárias analisadas e, bem como, à magnitude dos efeitos dinâmicos provenientes das irregularidades superficiais e suas conseqüências sobre as atitudes correntes de projeto.

A comunidade científica tem conhecimento de que uma das etapas mais relevantes no projeto de estruturas de aço e mistas, diz respeito a uma avaliação precisa sobre os modelos estruturais que representam o comportamento real das ligações viga-coluna. Este assunto tem sido objeto de vários trabalhos de pesquisa nas ultimas décadas. Na prática corrente do projeto de estruturas de aço, a grande maioria das ligações viga-coluna é representada por modelos flexíveis (rótulas) ou rígidos (engastes). Contudo, na maior parte dos casos práticos, essas ligações assumem um comportamento intermediário, ou seja, semi-rígido. Um outro ponto importante acerca do assunto diz respeito à avaliação da resposta dinâmica de estruturas de aço com a consideração pertinente do efeito das ligações, especialmente, no que tange as semi-rígidas, já que a maioria dos trabalhos de pesquisa concentra-se apenas no estudo da resposta estática dos modelos. Assim sendo, esta investigação apresenta uma contribuição inicial no que tange ao emprego de elementos que representem mais fielmente os efeitos das ligações estruturais na análise dinâmica de estruturas de aço, evidentemente, com a consideração do efeito de semi-rigidez dessas ligações. Desta forma, este trabalho de pesquisa propõe o uso de um modelo mecânico com elementos de mola rotacionais não-lineares, objetivando simular adequadamente o efeito das ligações viga-coluna especificamente em pórticos de aço. Inicialmente, os resultados numéricos obtidos ao longo do estudo, calibrados com base em inúmeros modelos computacionais disponíveis na literatura técnica, fornecem informações importantes ao projetista de estruturas de aço no que se refere aos efeitos da não linearidade geométrica (efeitos de segunda ordem), comportamento não-linear das ligações (elemento de mola rotacional) e, bem como, acerca do fenômeno físico de histerese presente nas ligações viga-coluna. Na seqüência, desenvolve-se uma analise paramétrica extensa, com a inclusão de todos os efeitos mencionados no parágrafo anterior, de forma a avaliar mais detalhadamente a resposta dinâmica dos pórticos de aço, deslocamentos e esforços, com base no estudo de um edifício residencial de quatro pavimentos. Com base nos resultados obtidos no âmbito desta dissertação, pode-se concluir que existem diferenças marcantes na resposta dinâmica de pórticos de aço, fatores de amplificação dos deslocamentos e esforços, quando são comparados modelos estruturais lineares (rígidos e flexíveis), tradicionalmente empregados na prática corrente de projeto, e sistemas não-lineares (semi-rígidos), principalmente, no que diz respeito ao fenômeno físico da ressonância, associado a níveis de amplificação da resposta bastante elevados. Os resultados alcançados permitem observar que os projetistas de estruturas de aço devem ser alertados com referência a distorções associadas à resposta dinâmica de pórticos de aço e mistos quando submetidos a ações dinâmicas, principalmente, levando-se em conta aspectos referentes ao dimensionamento mais realista das estruturas de aço.

Na prática corrente do projeto de torres de aço treliçadas para de transmissão de energia elétrica, a avaliação do comportamento dinâmico das estruturas, de maneira geral, não é considerada. Contudo, o principal carregamento a ser considerado na análise estrutural das torres de transmissão de energia elétrica é produzido pelo vento, que atua de forma dinâmica sobre o sistema estrutural formado pelos cabos e pelas torres. Além disso, muitas estruturas desse tipo apresentam características dinâmicas desfavoráveis, o que as tornam mais vulneráveis a ação do vento. Tendo em vista que muitos acidentes envolvendo torres desse tipo ocorrem ainda que a velocidade de vento utilizada no projeto não tenha sido atingida, é possível que em muitos casos o colapso tenha sido governado pelas ações dinâmicas. Assim sendo, esse estudo tem por objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de analise estrutural que possibilite uma avaliação mais completa acerca do comportamento das torres de transmissão de energia, considerando, obviamente, as características dinâmicas do sistema. Este trabalho de pesquisa propõe a utilização de um modelo de elementos finitos capaz de reproduzir com fidelidade o comportamento acoplado entre os cabos da linha de transmissão e estrutura quando submetidos aos carregamentos dinâmicos e não determinísticos produzidos pelo vento. O modelo tridimensional estudado é constituído por elementos finitos de viga e de treliça e considera o efeito de não-linearidade geométrica decorrente, principalmente, dos grandes deslocamentos sofridos pelos cabos e isoladores. O carregamento do vento é modelado como um processo aleatório a partir das suas propriedades estatísticas. Os resultados obtidos ao longo desse estudo mostram que a parcela dinâmica da resposta das estruturas pode ser determinante no seu comportamento. Nesse caso, a utilização de uma análise estrutural estática pode resultar no mau dimensionamento das torres e, conseqüentemente, em possíveis acidentes.

Dentre as diversas atividades da indústria da construção civil, as que estão relacionadas com a recuperação de edifícios surgem, sem dúvida, como uma das mais interessantes do ponto de vista cultural e de preservação do patrimônio. É provável, que num futuro não muito longínquo, as atividades da indústria da construção sejam dedicadas em larga escala ao reforço, restauro, reutilização e recuperação de diversos edifícios que, construídos em épocas por vezes não muito distantes, encontram-se hoje em precárias condições de conservação e de segurança. Restauração envolve a realização de uma série de operações necessárias na estrutura de uma edificação a fim de restabelecer sua eficiência estrutural original, antes de ocorrer o dano. Por outro lado, reforço estrutural representa melhorar o desempenho estrutural a fim de permitir que a edificação atenda às novas exigências funcionais, como por exemplo, novo tipo de carregamento ou condições ambientais provocadas pela modificação da área de abalos sísmicos. A necessidade de se realizar trabalhos de reparação e reforço estrutural em edifícios urbanos está diretamente relacionada com a oportunidade e a necessidade de se recuperar espaços e volumes não utilizados, impedindo a sua completa degradação, possibilitando assim, uma nova utilização. Estas intervenções devem usar todas as possibilidades proporcionadas pelos modernos sistemas de reparação e de reforço estrutural, visando encontrar as melhores soluções para os problemas de perda de resistência, de transporte, de colocação em obra, de operacionalidade em espaços reduzidos e de compatibilidade funcional e estética diante das estruturas existentes. Geralmente, as intervenções de reforço estrutural devem possuir um caráter distinto e autônomo, sendo capazes de se evidenciar diante das estruturas existentes. Do ponto de vista operacional, estas intervenções de reforço devem ser baseadas em sistemas estruturais estaticamente autônomos, de fácil inspeção, com características de pré-fabricação e facilmente reversíveis. Em particular, são desaconselháveis soluções que dificultem a inspeção e manutenção da estrutura, principalmente soluções técnicas que prevejam a interpenetração de materiais novos com antigos, adulterando os materiais antigos e impedindo a reversibilidade das soluções. Este trabalho tem como finalidade principal apresentar as diversas possibilidades e vantagens do uso das estruturas de aço em reformas, restaurações e reforço de estruturas existentes construídas inicialmente com diversos materiais. As vantagens estruturais e arquitetônicas do aço possibilitam a verificação de várias exigências construtivas, das quais se pode citar: a pré-fabricação, a elevada resistência, a reversibilidade, as dimensões e peso reduzidos, a simplicidade de transporte, a facilidade de montagem em obra, a utilização em espaços reduzidos, a disponibilidade em diversas formas e dimensões, o tempo de execução reduzido e a ótima relação custo benefício. Este trabalho apresenta um trabalho de pesquisa sobre o uso de estruturas de aço na reforma/reabilitação de três edificações, sendo que duas delas tombadas pelo IPHAN (Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional).

Usualmente, o projeto de pórticos em estruturas de aço assume que as ligações viga-coluna são rígidas ou flexíveis. As ligações rígidas, onde não ocorre nenhuma rotação entre os membros conectados, transferem não só momento fletor, mas também força cortante e força normal. Por outro lado, as ligações flexíveis são caracterizadas pela liberdade de rotação entre os membros conectados impedindo a transmissão de momento fletor. Sabe-se que a grande maioria das ligações não possui este comportamento idealizado. Na realidade, a maioria das ligações transfere algum momento fletor com um nível de rotação associado. Estas ligações são denominadas semi-rígidas e seu dimensionamento deve ser executado de acordo com este comportamento estrutural. Contudo, algumas ligações viga-coluna estão sujeitas a uma combinação de momento fletor (M) e força axial (N). O nível de esforço normal pode ser significativo, principalmente em ligações de pórticos metálicos com vigas inclinadas, em pórticos não-contraventados ou em pórticos com pavimentos incompletos. As normas atuais de dimensionamento de ligações estruturais em aço não consideram a presença de esforço normal (tração e/ou compressão) nas ligações. Uma limitação empírica de 5% da resistência plástica da viga é a única condição imposta no Eurocode 3. O objetivo deste trabalho é realizar uma análise paramétrica dos dois tipos de ligações aparafusadas para se avaliar a influência de combinações M/N no comportamento global destas ligações. Para se cumprir este objetivo, os resultados experimentais de quinze ensaios são comparados com os resultados obtidos através de um modelo analítico existente na literatura. Em seguida, uma extensa análise paramétrica é efetuada de forma a avaliar os principais parâmetros que influenciam o comportamento global de ligações viga-coluna submetidas a momento fletor e força axial.

Considerando-se as exigências impostas por projetos arquitetônicos cada vez mais arrojados as passarelas de pedestres têm sido comumente projetadas cada vez mais leves e com grandes vão livres. Este procedimento tem gerado sistemas estruturais bastante esbeltos e os estados limites últimos e de utilização que norteiam o dimensionamento tem sido modificados. Uma outra conseqüência desta tendência de projeto diz respeito a um aumento considerável dos problemas referentes à vibração. No caso particular de passarelas, este fenômeno ocorre quando a freqüência fundamental da estrutura é igual ou se aproxima da freqüência do passo do pedestre. Atividades como caminhar, correr ou pular produzem excitações dinâmicas. Essas forças dinâmicas, em determinados casos, podem vir a produzir níveis de vibração elevados e, por conseguinte, perturbar ou até mesmo alarmar as pessoas que estiverem utilizando a estrutura. Como o propósito primário das passarelas é o transporte de pedestres, as mesmas precisam estar seguras e apresentar um comportamento que não ofereça desconforto aos usuários. Tendo em mente todos esses aspectos, o desenvolvimento desta dissertação tem como objetivos o estudo da influência da modelagem do carregamento dinâmico, proveniente dos pedestres, impacto do calcanhar humano e, bem como, do amortecimento estrutural sobre a resposta dinâmica de passarelas mistas (aço-concreto). Para tal, um modelo mais realista que incorpora as ações dinâmicas induzidas pelos pedestres, de modo a considerar o impacto transiente do calcanhar dos mesmos será objeto de estudo na presente investigação. Neste modelo de carregamento, o movimento de pernas que causa a subida e descida da massa efetiva do corpo em cada passo foi considerado e a posição do carregamento dinâmico foi alterada de acordo com a posição do individuo, assim a função de tempo, correspondente a excitação induzida pela caminhada, teve uma variação espacial e temporal. O modelo estrutural utilizado baseia-se no projeto de diversas passarelas mistas (aço-concreto). A resposta dinâmica das passarelas, em termos das acelerações verticais de pico e rms (root mean square), é obtida e comparada com os valores limites propostos por normas de projeto, objetivando a verificação do conforto humano. Com base nos resultados alcançados nesta dissertação foi possível demonstrar a importância dos parâmetros investigados (modelagem da carga dinâmica, efeito do calcanhar humano e amortecimento estrutural) e como estes influenciam substancialmente na avaliação da resposta dinâmica das passarelas. Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam, claramente, que os projetistas estruturais devem ser alertados para distorções importantes que ocorrem quando os efeitos dinâmicos são desprezados na análise deste tipo de estruturta. Os valores máximos de acelerações encontrados violam os critérios de conforto humano quando comparadados com aqueles previstos em diversas recomendações de projeto. Portanto, verifica-se que as passarelas de pedestres podem atingir níveis de vibração elevados e que podem comprometer o conforto humano e a segurança dos usuários da obra.

O presente trabalho procura contribuir para o estudo da influência de escavações nos recalques superficiais de construções vizinhas, tema este de grande interesse em regiões urbanas, com grande concentração de construções. Apresenta-se uma análise detalhada dos principais métodos empíricos disponíveis na literatura para a previsão dos recalques deflagrados por escavações vizinhas. Apresenta-se também uma ferramenta numérica, bem como sua validação, à análise de escavações escoradas pela aplicação do MEF. Um caso de obra bem documentado em pesquisas anteriores é selecionado para uma análise que procura confrontar os resultados da previsão procedida pelos métodos empíricos, pelo método numérico, bem como sua comparação com os resultados experimentais. A presente pesquisa mostrou que o método empírico de Hsieh e Ou (1998) foi o que revelou uma melhor capacidade de previsão do comportamento observado no caso de obra analisado, tanto na avaliação do recalque máximo como na obtenção do perfil de recalques superficiais com a distância à face da escavação. A aplicação da modelagem numérica ao caso de obra selecionado confirmou as observações ressaltadas por alguns autores, confirmando sua capacidade de reproduzir de forma bastante satisfatória os deslocamentos horizontais da parede, porém apresentando um resultado menos aproximado na previsão dos recalques superficiais.

A utilização de lajes nervuradas nas edificações em geral vem crescendo no Brasil, pois, com o desenvolvimento da computação, a modelagem destas estruturas tornou-se mais acessível aos projetistas e as vantagens inerentes ao sistema tornaram-se visíveis. Por esta razão, vários trabalhos foram publicados nos últimos anos tendo como finalidade a análise deste tipo de laje, sempre utilizando e comparando diferentes métodos de analises, dentre eles podemos destacar: Analogia de grelha e método dos Elementos Finitos. Uma das razões para isto é a utilização da analogia de grelha pelos principais programas comerciais de cálculo de concreto armado. Este trabalho faz uma analise paramétrica de um modelo de laje nervurada de concreto armado denominada REDUZCON e determina à influência de diversos parâmetros relevantes na análise elástico-linear destas lajes. O sistema de laje REDUZCON é um sistema de laje nervurada que utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (barrote redutor de concreto). O barrote é a peça que molda o arco e, ao mesmo tempo, suporta a carga de concreto, trabalhando bi-apoiada sobre as guias de sustentação. Por meio da análise paramétrica das lajes nervuradas de concreto armado do tipo REDUZCON, são abordados fatores importantes para o modelo de analogia de grelha, como a condição do apoio (deslocável ou indeslocável) e o momento de inércia à torção. Também é estudada a influência da relação entre os vãos e do numero de nervuras para uma laje cuja quantidade de nervuras é diferente nos dois sentidos. Investiga-se, ainda, a freqüência natural de algumas destas lajes, para comparação com os valores recomendados pela NBR6118(2003). Os resultados obtidos ao longo do estudo indicam claramente, que os parâmetros mais relevantes na analogia de grelha, tais como momento de inércia á torção e condição de apoio das lajes, modificam substancialmente os resultados de deslocamento e esforços do sistema estrutural.

O foco principal desta dissertação está ligado à simulação do comportamento estrutural de vigas de aço com aberturas na alma através de modelos numéricos. Dentro deste âmbito, destacam-se os métodos de análise de experimentos e o dos elementos finitos. Inicialmente pretende-se simular vigas em aço e mistas com aberturas na alma submetidas a diferentes condições de carregamento calibradas com resultados teóricos e experimentais da literatura. Por fim objetiva-se avaliar os modelos de dimensionamento presentes nas principais normas de dimensionamento estrutural de estruturas de aço e mistas.

O trabalho desenvolve um Modelo de Planejamento para o gerenciamento da construção baseado em práticas definidas pelo PMBOK e auxiliado por um Sistema de Informações Gerenciais (SIG) conduzido pelo software Primavera P3e, mapeando e identificando as atividades que prejudiquem a continuidade dos processos de produção. Este modelo de TI indicará em que momento deve ser utilizado as técnicas de melhoria e/ou otimização de processos (MRP e JIT) e os conceitos de construção enxuta para impedir ou minimizar interrupções nos processos. Ao se investigar as paradas no desenvolvimento dos processos de construção, a dissertação tem por objetivo propor alternativas na gestão de processos e no planejamento e controle da produção, principalmente no que se refere à gestão de estoque de materiais e na análise do gerenciamento da cadeia de suprimentos a partir da sincronização do fluxo do processo construtivo à logística de abastecimento do canteiro de obras, objetivando a redução dos tempos de espera e na eliminação das paradas no processo produtivo.

A indústria da construção civil tem passado por grandes transformações nos últimos anos, no entanto esse setor produtivo, se comparado com outras indústrias, apresenta ainda dificuldades quanto a obtenção, atualização e disponibilização de dados confiáveis que por sua vez emperram a inovação e o intercâmbio de novas tecnologias. Esse estudo exploratório procura investigar e identificar quais ferramentas de planejamento e controle podem ser utilizadas na busca e melhoria da produtividade. A revisão de literatura nos sugere o Lean como vanguarda do sistema produtivo e este trabalho verifica à luz de seus princípios (Lean) quais são as condições necessárias à sua implementação num ambiente construtivo. O processo de execução das lajes de um edifício em estrutura metálica, envolve três grandes categorias de insumos: o steel deck, a armação e o concreto. O detalhamento da execução das atividades envolvidas nesse processo possibilitou aprofundar o entendimento do complexo equilíbrio entre suprimento e demanda, do balanceamento das frentes de serviço e à compreensão das condições necessárias à prática dos conceitos Lean na construção civil. As atividades organizadas em fluxo foram testadas em uma simulação, traduzidas na forma de gráficos de produtividade que apontam as tendências de comportamento e a interferência da variabilidade na confiabilidade de ocorrência dos eventos nos tempos alvo e o aparecimento de esperas (desperdício). O mesmo fluxo de atividades submetido à análise pela teoria das filas completa o estudo.

Este trabalho propõe uma adaptação na metodologia de utilização dos indicadores da qualidade, em conjunto com as ferramentas da qualidade, a fim de obter melhorias no processo construtivo predial. Pretende-se elevar o nível de controle na chegada dos materiais à obra para a construção da superestrutura de concreto armado moldadas in loco e eliminar gradativamente as não-conformidades nas peças acabadas nesta etapa construtiva por meio dos princípios do controle de qualidade e dando ênfase ao ciclo PDCA. As ferramentas da qualidade são utilizadas na indústria, especialmente no setor automobilístico, onde auxiliam no rastreamento e eliminação das causas de não-conformidade ocorridas em seus produtos. Estas ferramentas permitem também um acompanhamento dos resultados, a fim de reduzir custos e aumentar a qualidade e confiabilidade dos produtos. Contudo, na indústria da construção civil do Brasil ainda são pouco utilizadas onde, aliadas aos princípios da qualidade e a utilização de indicadores de qualidade, identificam as fontes geradoras de não-conformidades no produto final auxiliando na eliminação incremental dos desperdícios e conseqüentemente nos atrasos e redução de custos nas construções. Os resultados do estudo mostram que, o uso de indicadores da qualidade em conjunto com as ferramentas da qualidade torna possível implantar um fluxo de atividades de controle, que permite rastrear as causas de não-conformidade na fase de execução da superestrutura predial de concreto armado.

Nesta dissertação é desenvolvida uma análise dinâmica sobre pontes rodoviárias de concreto armado devido à travessia de comboios de veículos, tipo TB-12 e TB-45, propostos pela NBR 7188/1984, sobre o pavimento irregular dessas obras de arte. O estudo é feito segundo metodologia de análise no domínio do tempo de acordo com um modelo estatístico. O modelo matemático é concebido de forma a simular o conjunto dos veículos e do tabuleiro, denominado de sistema veículo-ponte. Considera-se a participação das massas e das rigezas dos veículos na definição das freqüências do conjunto e, conseqüentemente, na força de interação entre os veículos e a ponte. Simula-se o tabuleiro das obras de arte por uma viga modelada com base em elementos finitos de barras, massas concentradas nos nós e flexibilidade distribuída. Aos nós estão associados os movimentos de rotação no plano e de translação vertical. São considerados dois modelos distintos para representar os veículos. Essas viaturas são simuladas por sistemas de massas, molas e amortecedores, com graus de liberdade na translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo matemático não-determinístico, com base na densidade espectral do perfil do pavimento, obtida experimentalmente. O carregamento sobre a superestrutura das pontes é constituído por uma sucessão de veículos idênticos, igualmente espaçados e deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro. São estudadas as respostas de dois modelos estruturais existentes, com base em tabuleiros isostáticos e hiperestáticos, em concreto armado, com e sem balanços respectivamente, em seção do tipo múltiplo “T”, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. Observa-se a influência das características dos comboios sobre a resposta dinâmica das pontes analisadas. As conclusões deste trabalho versam sobre uma análise crítica acerca dos níveis de amplificação da resposta dinâmica dos modelos estudados, confrontando esses resultados com aqueles fornecidos correntemente pela NBR 7187/1987.

A complexidade na previsão do comportamento de aterros sobre solos compressíveis representa um desafio para os engenheiros geotécnicos, mesmo os mais experientes. As limitações das teorias de análise e a dificuldade na seleção de parâmetros muitas vezes acarretam em estimativas de recalque incoerentes com a observação de campo. O presente trabalho tem como objetivo reproduzir a seqüência construtiva de extenso aterro, instrumentado, executado na Baixada Fluminense, Rio de Janeiro, para implantação da indústria Rio Polímeros, utilizando o programa PLAXIS. Os parâmetros geotécnicos foram definidos a partir de ensaios oedométricos, tendo sido realizado um estudo prévio sobre a qualidade das amostras com base no critério de classificação proposto por Lunne et al. (1997). Estes parâmetros foram confrontados com a experiência local, que resume mais de 30 anos de investigações na argila mole da Baixada Fluminense, no Rio de Janeiro. Apesar da distância entre os locais de investigações, não houve diferenças significativas entre os parâmetros geotécnicos. As análises numéricas foram realizadas considerando-se diferentes hipóteses para o coeficiente de permeabilidade, de forma a reproduzir adequadamente as leituras de placa de recalque e poropressão registradas no campo. Este parâmetro teve grande influência na resposta da modelagem numérica, tendo sido obtidos bons resultados com valores de permeabilidade variando em função da profundidade.

O aumento dos problemas de vibrações excessivas em estruturas civis oriundos de atividades humanas rítmicas tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos sujeitos a essas ações dinâmicas rítmicas. Esta foi à motivação principal para o desenvolvimento de uma metodologia de análise centrada na resposta de um sistema estrutural submetido a cargas provenientes de atividades humanas. Esta dissertação investigou o comportamento dinâmico de pisos compostos (aço-concreto) sujeito às atividades rítmicas provocadas pelas pessoas. O carregamento dinâmico foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. Por exemplo: saltos estimulados, não estimulados e ginástica aeróbica. A metodologia de análise proposta adotou técnicas usuais de refinamento de malhas presente no MEF (Método dos Elementos Finitos) em simulações realizadas no programa ANSYS. Baseado em resultados experimentais foram utilizadas funções de cargas devido a atividades rítmicas e não rítmicas. O modelo estrutural investigado é composto por um ambiente para restaurante com uma área de dança adjacente. O sistema é formado por uma laje de concreto suportada por joists (vigas de aço treliçadas) projetados para grandes vãos (14m) e apoiados diretamente em paredes de blocos de concreto. O peso efetivo do piso foi estimado como sendo da ordem de 3,6 kPa, incluindo 0,6 kPa para pessoas jantando e dançando. O momento de inércia efetivo dos joists foi da ordem de 1,6x106 mm4, baseando-se nas tensões suportadas. O estudo paramétrico considerou uma correlação entre os resultados numéricos e analíticos. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados pelo AISC, baseando-se em critérios de conforto humano. Os resultados indicaram que os limites sugeridos pelas normas de projetos não foram satisfeitos. Tal fato indica que estas atividades rítmicas podem gerar picos de aceleração que ultrapassam os limites estabelecidos em recomendações de projeto.

Tradicionalmente, na análise e dimensionamento de estruturas de aço, assume-se que as ligações viga-coluna são rígidas ou flexíveis (rotuladas). Por outro lado, é de conhecimento geral que a grande maioria das ligações viga-coluna apresenta um comportamento intermediário, ou seja, semi-rígido. Inúmeros trabalhos de pesquisa têm sido desenvolvidos nos últimos vinte e cinco anos, de forma a estudar o comportamento desse tipo de ligação. Um dos principais objetivos desta investigação é o de propor uma metodologia de análise que represente de forma apropriada a influência do comportamento semi-rígido de placas de base e de ligações viga-coluna, sobre a resposta dinâmica (linear e não-linear) de estruturas de aço. Uma outra contribuição desta dissertação diz respeito à investigação do comportamento dinâmico (linear e não-linear) de pórticos de aço, a partir da consideração de ligações viga-coluna simétricas e não-simétricas e especialmente das placas de base. A análise estrutural é desenvolvida com base no emprego do programa de elementos finitos ANSYS. Nos modelos em elementos finitos foram considerados os efeitos de não-linearidade geométrica (efeitos de segunda ordem), o comportamento não-linear das placas de base e das ligações viga-coluna e, bem como, o efeito de histerese que ocorre quando a estrutura é submetida a cargas cíclicas. Os resultados alcançados indicaram que o fenômeno físico da ressonância não ocorre, no que se refere à resposta dinâmica dos modelos semi-rígidos não-lineares. A ressonância não ocorre na resposta dos modelos, devido ao fato de que na análise dinâmica não-linear, o efeito de histerese presente nas ligações (placas de base e viga-coluna), essencialmente com comportamento não-linear, provoca um amortecimento na resposta dinâmica da estrutura.

A estabilidade de taludes naturais é um tema de grande interesse ao engenheiro geotécnico, face às significativas perdas econômicas, e até mesmo humanas, resultantes da ruptura de taludes. Estima-se que a deflagração de escorregamentos já provocou milhares de mortes, e dezenas de bilhões de dólares em prejuízos anuais em todo o mundo. Os fenômenos de instabilização de encostas são condicionados por muitos fatores, como o clima, a litologia e as estruturas das rochas, a morfologia, a ação antrópica e outros. A análise dos condicionantes geológicos e geotécnicos de escorregamentos proporciona a apreciação de cada um dos fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, permitindo a obtenção de resultados de interesse, no que diz respeito ao modo de atuação destes fatores. O presente trabalho tem como objetivo a utilização da Lógica Nebulosa (Fuzzy) para criação de um Modelo que, de forma qualitativa, forneça uma previsão do risco de escorregamento de taludes em solos residuais. Para o cumprimento deste objetivo, foram estudados os fatores envolvidos nos processos de instabilização de encostas, e a forma como estes fatores se interrelacionam. Como “experiência” do especialista para a elaboração do modelo, foi analisado um extenso banco de dados de escorregamentos na cidade do Rio de Janeiro, disponibilizado pela Fundação Geo-Rio. Apresenta-se, neste trabalho, um caso histórico bem documentado para a validação do Modelo Fuzzy e análises paramétricas, realizadas com o objetivo de verificar a coerência do modelo e a influência de cada um dos fatores adotados na previsão do risco de escorregamento. Dentre as principais conclusões, destaca-se a potencialidade da lógica nebulosa na previsão de risco de escorregamentos de taludes em solo residual, aparecendo como uma ferramenta capaz de auxiliar na detecção de áreas de risco.

O aumento do consumo de energia para atender às necessidades da população e das indústrias, traz a tona um problema relevante que refere-se ao esgotamento das fontes de energia atuais, o que evidencia a necessidade de investir-se em pesquisas que busquem aprimorar fontes de energia renovável e estudos que apontem para novas formas de capitação de energia. Uma das alternativas de contornar este problema tem sido a utilização da energia oriunda da ação do vento. A transformação da força do vento em energia elétrica é realizada através de torres de aço com turbina eólica. A presente dissertação, visando acrescentar informações no meio técnico-científico sobre o comportamento estrutural de torres de aço para suporte de turbinas eólicas, analisou uma torre modelo MM-92 da Repower. Inicialmente, foi apresentada uma sugestão para o dimensionamento de uma torre eólica baseada nos preceitos do Eurocode. No que tange a análise numérica desenvolvida neste trabalho, foi elaborado um modelo de elementos finitos baseado na plataforma ANSYS capaz de reproduzir com fidelidade o comportamento da torre eólica submetida ao carregamento produzido pelo vento atuando sobre as pás da hélice da estrutura. O modelo numérico estudado é constituído por elementos finitos de casca e considera os efeitos das não-linearidades geométrica e do material. Também foi desenvolvida neste trabalho uma análise dinâmica com o objetivo de serem avaliadas as freqüências naturais e os modos de vibração do modelo investigado. A resposta dinâmica da torre também foi obtida e analisada numericamente no domínio do tempo. Os resultados obtidos na análise dinâmica da estrutura foram calibrados com resultados experimentais e evidenciam a relevância da consideração dos efeitos dinâmicos no projeto das torres eólicas. A análise não-linear efetuada permitiu verificar o fenômeno de flambagem local na parede da torre sujeita a compressão, que deve ser levado em consideração durante a execução do projeto da estrutura.

A necessidade de se obter soluções para os diversos problemas estruturais na engenharia, associado ao amplo crescimento e difusão da construção metálica fez surgir, por volta dos anos 60, os perfis tubulares. As ligações soldadas entre perfis tubulares são as ligações de maior difusão nas construções com este tipo de perfil, sendo necessário portanto, estudos mais detalhados que tornem a utilização de ligações soldadas mais seguras e otimizadas. O Eurocode 3 possui um item específico para as ligações entre perfis tubulares, em especial as ligações soldadas devido a suas particularidades. Infelizmente, a norma brasileira NBR8800 não aborda as ligações envolvendo perfis tubulares. Para a execução da análise numérica no presente trabalho, faz-se necessário uma revisão bibliográfica. Com estes resultados, foram feitas modelagens de ligações tubulares com o método dos elementos finitos de forma a otimizar os modelos a serem utilizados em uma análise paramétrica futura. Desta forma, foram desenvolvidos dois modelos numéricos, um considerando ligação tipo “T” entre perfis tubulares quadrados e outro para uma ligação tipo “K” entre perfis circulares. Estes modelos foram caracterizados através de elementos de casca com seis graus de liberdade por nó considerando-se adicionalmente o efeito de membrana. A análise não-linear realizada considerou a não-linearidade do material através do critério de plastificação de Von Mises através de uma lei constitutiva tensão versus deformação bi-linear e a não-linearidade geométrica foi atribuída através da formulação de Lagrange atualizado. Dentre as principais conclusões obtidas no presente trabalho, pode-se citar que os resultados para as ligações tipo “T”, o Eurocode 3, fornece resultados que precisam ser observados com cautela. Todavia, para as ligações do tipo “K”, os resultados numéricos mostraram-se sempre inferiores aos valores através do Eurocode 3, representando um dimensionamento a favor da segurança.

Nos diversos segmentos da Geotecnia e em especial na área de fundações, o engenheiro se depara com uma série de incertezas. Algumas destas incertezas são inerentes à variabilidade local do solo, às condições de carregamento, aos efeitos do tempo, às diferenças nos processos executivos, erros de sondagens, que influenciam diretamente a estimativa da capacidade de carga da fundação, seja por ocasião de seu carregamento estático, seja durante ou logo após a cravação. O objetivo desta dissertação é a adaptação, a estacas em terra, de um procedimento concebido originalmente para emprego em estacas offshore, que trata da atualização da estimativa da resistência durante a cravação, com base em registros documentados durante a execução. Neste procedimento a atualização é feita através da aplicação dos conceitos da análise Bayesiana, assumindo que os parâmetros da distribuição probabilística utilizada sejam variáveis randômicas. A incerteza dos parâmetros é modelada por distribuições “a priori” e “a posteriori”. A distribuição “a posteriori” é calculada pela atualização da distribuição “a priori”, utilizando uma função de máxima verossimilhança, que contém a observação obtida dos registros de cravação. O procedimento é aplicado a um conjunto de estacas de um extenso estaqueamento executado na Zona Oeste do Rio de Janeiro. As estimativas atualizadas são posteriormente comparadas aos resultados dos ensaios de carregamento dinâmico. Várias aplicações podem surgir com o emprego deste procedimento, como a seleção das estacas que, por apresentarem reduzido valor de estimativa atualizada de resistência, ou uma maior incerteza desta estimativa, devam ser submetidas a provas de carga. A extensão deste estudo a diferentes tipos de estacas em perfis de solo de natureza distintos poderá levar ao desenvolvimento de sistemas mais adequados de controle de execução, capazes de identificar as principais incertezas presentes nos diferentes tipos de execução de estacas, contribuindo assim para a otimização de futuros projetos de fundações.

Nesta dissertação desenvolve-se um estudo sobre o comportamento estrutural de lajes nervuradas de concreto armado, tendo em mente o emprego destas em sistemas estruturais na engenharia civil, de forma viável, sob o ponto de vista técnico e econômico. No cenário atual, diversos tipos de sistemas estruturais têm sido desenvolvidos, dentre estes as lajes nervuradas de concreto armado com base no sistema Reduzcon. Essas lajes nervuradas têm como principais características o baixo consumo de material e o peso próprio bastante reduzido. Este sistema utiliza cubas cilíndricas invertidas metálicas denominadas BRC (Barrote Redutor de Concreto), que suportam o concreto da laje. Assim sendo, este trabalho de pesquisa apresenta um estudo acerca da resposta estática e dinâmica do sistema estrutural em questão, especialmente, no que tange aos deslocamentos translacionais verticais e tensões. A resposta dinâmica do sistema também é investigada sob o ponto de vista de conforto humano, onde procede-se uma avaliação crítica acerca dos valores das acelerações de pico. Ênfase especial é dada às atividades humanas rítmicas, com base no emprego de modelos de carregamento que representem as ações inerentes a ginástica aeróbica. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados de testes experimentais que levam em conta os efeitos de multidão. A análise numérica fundamenta-se na modelagem computacional do sistema, através do Método dos elementos finitos (MEF), de forma a representar apropriadamente o comportamento estrutural das lajes Reduzcon. São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do programa ANSYS. As vigas de bordo, nervuras e a laje de concreto são simuladas por elementos finitos sólidos tridimensionais.

Nesta dissertação são avaliados os efeitos dinâmicos provenientes da travessia de comboios de veículos sobre o tabuleiro irregular de obras de arte rodoviárias de concreto armado. O modelo matemático empregado para simular numericamente o comportamento do sistema “veículo-ponte” considera a participação da massa e da rigidez das viaturas na definição das freqüências do sistema e, conseqüentemente, a força de interação entre os veículos e a ponte é afetada pela flexibilidade desta. A ponte é modelada a partir do emprego de elementos finitos de barra unidimensionais e discretizado com massas concentradas e flexibilidade distribuída. O modelo de veículo empregado baseia-se no veículo TB-12 preconizado pela norma brasileira NBR 7188. Este veículo é simulado por sistemas de massas, molas e amortecedores sendo descrito por graus de liberdade à translação e rotação no plano. As irregularidades da pista são definidas por um modelo não-determinístico com base na densidade espectral do pavimento. O carregamento sobre a ponte é constituído por sucessões de veículos deslocando-se com velocidade constante sobre a obra. Devido à própria natureza das irregularidades da pista e do comboio de veículos, atenção especial é concentrada na fase permanente da resposta do sistema. São estudadas as respostas de dois modelos estruturais existentes, com base em tabuleiros isostáticos, em concreto armado, com e sem balanços, em seção do tipo “T” e duplo “T”, respectivamente, em termos de deslocamentos e esforços nas seções onde ocorrem os efeitos máximos. As conclusões do trabalho versam acerca da influência da velocidade, do espaçamento e, bem como, do número de veículos, para diversas situações distintas de carregamento, no que tange a resposta dinâmica das obras de arte rodoviárias de concreto armado em estudo, como também a magnitude dos efeitos dinâmicos provenientes da interação dos veículos com o pavimento irregular.

A disposição de resíduos constituiu-se em um importante desafio geotécnico, uma vez que estes materiais apresentam um comportamento distinto dos materiais usualmente encontrados em depósitos naturais. Atualmente, no Brasil, a técnica de disposição de resíduos de bauxita prevê uma operação inicial de lançamento de resíduos no interior de lagos artificiais, em forma de polpa. Após o esgotamento do lago e ressecamento do resíduo, inicia-se o lançamento pelo método a montante. Neste método, a polpa é lançada sobre o resíduo pré-existente, que se encontra em processo de adensamento. O presente trabalho tem como objetivo a simulação numérica do comportamento de áreas de resíduos durante a operação de alteamento a montante. A pesquisa tem como enfoque 2 áreas de resíduos de bauxita. Uma delas dispõe de instrumentação de campo (recalques e deslocamentos horizontais), enquanto a outra se encontra em fase de operação do alteamento. Desta forma, a metodologia consiste na reprodução numérica da área instrumentada, e posterior previsão do comportamento da área em fase de alteamento. Os parâmetros geotécnicos foram definidos a partir de um extenso programa de ensaios de campo e laboratório, executado no local em estudo, fazendo-se uso de um tratamento estatístico dos dados experimentais. A análise dos recalques da fundação, decorrentes da sobrecarga imposta pelo alteamento, é complexa, tendo em vista que o adensamento de resíduos pressupõe grandes deformações, invalidando o uso da teoria de adensamento de Terzaghi. A justificativa do presente trabalho consiste em buscar uma melhor compreensão do comportamento tensão-deformação de áreas de resíduos durante a fase de operação do alteamento a montante, fazendo uso do programa computacional Plaxis. Os resultados numéricos mostraram a potencialidade do programa na previsão do comportamento de áreas de resíduos durante o alteamento, com previsões de recalques e deslocamentos horizontais coerentes com a instrumentação de campo. As análises numéricas indicaram valores de recalques e tempos de adensamento inferiores aos estimados pela Teoria Clássica de Adensamento, tendo em vista a consideração da redução da altura de drenagem e o efeito da submersão.

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais ainda é por muitos engenheiros e arquitetos, considerada uma solução extravagante para os problemas da engenharia. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento no uso do aço inoxidável. A maioria das normas de projeto de aço inoxidável atuais ainda são baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas de aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas tensão versus deformação não-lineares sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos (tração e compressão, paralela e perpendicular a direção de laminação), modificando assim, seu o comportamento global. Na presente investigação foram utilizados o aço inoxidável austenítico 304, e o aço carbono USI 300, ambos com tensão de escoamento similares, mas com tensões últimas e ductilidades distintos.Em elementos estruturais submetidos a tensões normais de tração, usualmente a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável, este trabalho executou um programa experimental inovador envolvendo ligações aparafusadas defasadas sob tração. O programa experimental foi executado em peças de aço carbono e aço inoxidável de forma a comparar as principais semelhanças e diferenças entre estes dois tipos de aços estruturais. O programa experimental possibilitou que conclusões significativas no comportamento a tração destas ligações pudessem ser observadas. Dentre outras variáveis que controlam estes estados limites últimos foi verificada a influência significativa da espessura da placa de aplicação do carregamento, disposição, configuração e número de parafusos da ligação e propriedades do aço inoxidável como ductilidade e razão entre suas tensões de escoamento e de ruptura.

Nesta pesquisa são estabelecidas correlações entre os resultados de ensaios de piezocone e de SPT em areias, para diferentes faixas de compacidade. A proposta se fundamenta em experiência com o ensaio de piezocone, que ocorre quase sempre nas areias em condições drenadas. A realização do SPT se dá a maiores velocidades, em condição parcialmente drenada. Os resultados confirmam diferentes correlações para diferentes compacidades. Verificou-se que o valor 6 da relação qc /NSPT para areias, indicado por Danziger e Velloso (1986, 1995), independentemente da compacidade, é consistente com a média da faixa indicada nesta dissertação. Considerando-se as diferentes faixas de compacidade os valores encontrados de qc / NSPT foram de 11, 8, 6 e 5, respectivamente para areias fofas, pouco compactas, medianamente compactas e compactas. Tais resultados têm repercussão no projeto de fundações, em que métodos de projeto utilizam correlações entre os resultados de SPT e CPT. Enquanto nas correlações tradicionais os valores de qc/NSPT são função apenas da granulometria, os resultados apresentados mostram que a compacidade relativa tem importância fundamental, devendo ser também considerada. Em relação à razão de atrito, não se observou tendência de variação com a compacidade, conforme esperado, pois tanto fs como qc são obtidos do cone. Os resultados obtidos com os dados de Palacios (1977), com a remoção do liner, bem como a comparação entre os valores da força resistente à penetração do amostrador, a partir da interpretação de Schmertmann (1979) e Aoki et al (2004), sinalizam para o não embuchamento do amostrador quando da sua penetração em areias.

As pontes rodoviárias mistas (aço-concreto) estão sujeitadas à ações dinâmicas variáveis, por exemplo, devido ao tráfego dos veículos sobre a superfície irregular do pavimento. Estas ações dinâmicas podem gerar a nucleação de fraturas ou mesmo a sua propagação sobre a estrutura. A correta consideração desses aspectos objetivou o desenvolvimento de uma metodologia de análise, com o objetivo de avaliar os níveis dos esforços e tensões oriundos do tráfego dos veículos sobre a superfície irregular do pavimento, e, bem como, proceder uma verificação à fadiga de obras de arte rodoviárias em aço e mistas (aço-concreto). Para tal, as técnicas para a contagem de ciclos de tensão e, bem como, a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através de curvas do tipo S-N, associadas a diversas normas de projeto. A ponte rodoviária mista (aço-concreto) investigada neste estudo é constituída por quatro vigas de aço longitudinais e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo numérico-computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base em técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. Simulam-se as almas das vigas de aço e as lajes de concreto do tabuleiro através de elementos finitos de casca. As mesas dessas vigas, transversinas e os enrijecedores são modelados por elementos de viga tridimensionais. Os veículos são representados a partir de sistemas "massa-mola-amortecedor". O tráfego dessas viaturas é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre a ponte. As conclusões da presente investigação versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes mistas (aço-concreto).

Um aspecto particular no dimensionamento de maciços reforçados com geossintéticos consiste na análise da estabilidade interna. A ruptura interna pode ocorrer quando as solicitações impostas ao elemento de reforço superam a resistência à tração, ou quando ocorre o arrancamento do reforço da massa de solo, por ancoragem insuficiente. A distribuição das deformações e das tensões ao longo do comprimento enterrado do reforço não é uniforme, e este aspecto não é considerado no dimensionamento. Desta forma, modelos analíticos e numéricos aparecem como alternativas capazes de reduzir incertezas no dimensionamento de maciços reforçados, permitindo a adoção de soluções menos conservativas. O presente trabalho propõe um modelo analítico para a reprodução do mecanismo de transferência de esforços e deslocamentos ao longo do comprimento de geotêxteis sob condição de arrancamento, e apresenta a modelagem numérica de ensaios de arrancamento, fazendo uso do programa Plaxis, de elementos finitos. A partir dos resultados de um extenso programa experimental de ensaios de arrancamento instrumentados, em geotêxteis (Espinoza, 2000), os modelos analítico e numérico foram validados e discutidos. Posteriormente, apresenta-se a simulação de um ensaio de arrancamento hipotético fazendo uso de ambos os modelos. Os resultados sugerem que os modelos analítico e numérico foram adequados na previsão dos esforços, deformações e deslocamentos ao longo do comprimento de geotêxteis em solicitações de arrancamento. Observou-se um melhor ajuste entre as previsões do modelo analítico e os resultados experimentais, justificado pela adoção do modelo não linear para o elemento geotêxtil. A distribuição de esforços e deslocamentos ao longo de geotêxteis é complexa, e a boa concordância dos modelos com os resultados experimentais reforça a potencialidade dos modelos para uso futuro.

Este trabalho de pesquisa objetiva o estudo do comportamento dinâmico de pisos mistos (aço-concreto), em edificações de andares múltiplos, sob o ponto de vista de conforto humano, quando essas estruturas encontram-se submetidas às atividades rítmicas provenientes dos seres humanos. A definição das ações dinâmicas atuantes sobre os modelos estruturais foi feita com base em resultados experimentais, com os indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas associadas à ginástica aeróbica e saltos à vontade. Os modelos estruturais investigados baseiam-se em edificações mistas de andares múltiplos. O sistema estrutural é do tipo misto (aço-concreto), composto por vigas de aço em seção do tipo “I” e laje de concreto armado. A análise fundamenta-se na modelagem computacional dos sistemas estruturais, através do Método dos Elementos Finitos (MEF). São empregadas técnicas usuais de discretização, por meio do emprego do programa ANSYS. Uma análise paramétrica foi desenvolvida sobre três modelos estruturais, com dois, três e quatro pavimentos. Os valores das acelerações máximas encontradas na análise são confrontados e comparados com os limites propostos por recomendações internacionais. Os resultados obtidos mostram que os limites recomendados em diversas normas de projeto foram ultrapassados. Esses resultados demonstram que atividades rítmicas oriundas dos seres humanos podem gerar acelerações de pico elevadas, violando critérios de projeto, no que concerne ao conforto humano. Foi observado também que estas ações dinâmicas podem comprometer o conforto humano em pisos adjacentes, próximos do local onde a carga dinâmica está sendo efetivamente aplicada.

As ligações viga-coluna existentes em estruturas de aço, estão geralmente sujeitas a uma combinação de momento fletor e esforço axial onde este último, pode, em alguns casos, ser significativo. Esta situação ocorre em ligações de pórticos com vigas inclinadas, ligações de pórticos não-contraventados entre outras. Os regulamentos atuais, que contemplam o dimensionamento de ligações semi-rígidas em estruturas de aço, não consideram a presença de esforço axial (tração e/ou compressão). Por outro lado, uma limitação empírica de 5% do esforço axial de plastificação da seção é a única condição imposta pelo Eurocode 3. Nos casos onde o nível de esforço axial atuante é inferior a este limite, o esforço axial pode ser desprezado no dimensionamento da ligação. No entanto, os princípios do método das componentes, proposto pelo Eurocode 3, contemplam esta situação visto que qualquer componente pode ser caracterizada, independentemente do tipo de carregamento aplicado à ligação. Neste contexto, esta dissertação apresenta a análise numérica de ligações viga-coluna sujeitas a momento fletor e força normal com base no método dos elementos finitos através do programa Ansys. Foram consideradas três situações: i) aplicação apenas de momento fletor para comparação com o comportamento previsto pelo Eurocode 3; ii) aplicação de esforços de flexão e compressão na ligação e iii) aplicação de esforços de flexão e tração na ligação. As não-linearidades de material e geométrica foram consideradas no modelo numérico que contemplou a utilização de elementos sólidos na modelação dos elementos metálicos e elementos de contacto entre chapas. Os resultados foram comparados com os obtidos experimentalmente.

Este trabalho tem por objetivo contribuir para a melhoria do gerenciamento do processo construtivo de execução de pontes e viadutos em estruturas segmentadas pré-moldadas protendidas, construídas em balanços sucessivos, com base em uma análise das metodologias adotadas e verificando a viabilidade de implantação de um modelo nos processos de gestão que utilizam métodos industriais para execução de obras de arte especiais. A partir da revisão da literatura técnica disponível e tomando como referência os métodos construtivos utilizados em dois canteiros de obras distintos, analisa-se a metodologia de gerenciamento construtivo adotada visando ao aperfeiçoamento do processo de fabricação e montagem, e consequente redução dos custos, desperdícios e prazos. Dentre os vários aspectos observados, ressalta-se a importância de se utilizar uma ferramenta de gerenciamento de projeto nas obras de pontes pré-moldadas, por se mostrarem um processo industrializado, repetitivo e com funcionamento similar a uma unidade fabril. Neste contexto, esta pesquisa visa fornecer subsídios para que se possam estabelecer diretrizes para uma melhor integração projeto-obra e conseqüente melhoria da execução nos canteiros de obras.

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução extravagante para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil e uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais tem seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são em grande parte baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta uma curva tensão versus deformação completamente não-linear sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Um passo importante para aumentar a compreensão e o uso do aço inoxidável em sistemas estruturas foi o desenvolvimento e posterior publicação das normas de projeto, inclusive regulamentos europeus. Entretanto, tendo em vista que estas normas representaram uma primeira consideração sobre a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais, um fator importante no desenvolvimento das mesmas foi assegurar que um projetista familiarizado com estruturas em aço carbono pudessem fazer uma transição direta para o projeto estrutural usando-se o aço inoxidável. Em elementos estruturais submetidos a tensões normais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável, esta dissertação apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys. A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e a não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange Atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório apresentando uma boa concordância entre os mesmos.

As pontes rodoviárias de concreto armado estão sujeitas às ações dinâmicas variáveis devido ao tráfego de veículos sobre o tabuleiro. Estas ações dinâmicas podem gerar a nucleação das fraturas ou mesmo a sua propagação na estrutura. A correta consideração desses aspectos objetivou o desenvolvimento de um estudo, objetivando avaliar os esforços do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro. As técnicas para a contagem de ciclos de esforços e a aplicação das regras de dano acumulado foram analisadas através das curvas S-N de diversas normas estudadas. A ponte rodoviária investigada é constituída por quatro vigas longitudinais, três transversinas e por um tabuleiro de concreto armado. O modelo computacional, desenvolvido para a análise dinâmica da ponte, foi concebido com base no emprego de técnicas usuais de discretização através do método dos elementos finitos. O modelo estrutural da obra de arte rodoviária estudada foi simulado com base no emprego de elementos finitos sólidos tridimensionais. Os veículos são representados a partir de sistemas “massa-mola-amortecedor”. O tráfego dessas viaturas é considerado mediante a simulação de comboios semi-infinitos, deslocando-se com velocidade constante sobre o tabuleiro da ponte. As conclusões deste trabalho versam acerca da vida útil de serviço dos elementos estruturais de pontes rodoviárias de concreto armado submetidas às ações dinâmicas provenientes do tráfego de veículos pesados sobre o tabuleiro.

Sistemas estruturais em suas variadas aplicações incluindo-se veículos espaciais, automóveis e estruturas de engenharia civil tais como prédios, pontes e plataformas ‘off-shore’, acumulam dano durante suas vidas úteis. Em muitas situações, tal dano pode não ser visualmente observado. Do ponto de vista da segurança e da performance da estrutura, é desejável monitorar esta possível ocorrência, localizá-la e quantificá-la. Métodos de identificação de sistemas, que em geral, são classificados numa categoria de Técnicas de Avaliação Não-Destrutivas, podem ser utilizados para esta finalidade. Usando dados experimentais tais como modos de vibração e deslocamentos estáticos, e um modelo analítico estrutural, parâmetros da estrutura são identificados. As propriedades estruturais do modelo analítico são modificadas de modo a minimizar a diferença entre os dados obtidos por aquele modelo e a resposta medida. Isto poder ser definido como um problema inverso onde os parâmetros da estrutura são identificados. Neste trabalho, um reduzido número de deslocamentos estáticos e modos de vibração foram usados como resposta experimental. Para o problema de identificação de dano, foi utilizado o modelo analítico da estrutura em elementos finitos. O dano será representado por uma redução das propriedades elásticas da estrutura. O problema inverso, descrito acima, foi resolvido usando métodos globais de otimização devido à provável presença de inúmeros mínimos locais e a não convexidade do espaço de projeto. Neste trabalho o método Evolução Diferencial (Differential Evolution, DE) foi utilizado como ferramenta principal de otimização. Trata-se de uma meta-heurística inspirada numa população de soluções sucessivamente atualizada por operações aritméticas como mutações, recombinações e critérios de seleção dos melhores indivíduos até que um critério de convergência seja alcançado. O método de otimização global foi desenvolvido como uma heurística para minimizar funções não diferenciáveis e foi aplicado a estruturas simples de treliças com diferentes níveis de danos.

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais, técnicos experientes, etc. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c` e ?`. Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; e Fredlund e Xing, 1994) para vinte e uma amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Leroueil e Camapum (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influenciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg e Sällfors (1997), Vanapalli et al (1996), Vilar (2007) e Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influenciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos.

O efeito de instalação de estacas cravadas em areia, que promove um aumento da compacidade do solo e de seus parâmetros de resistência e deformabilidade, é analisado nesta dissertação em conjunto com o efeito de grupo. O procedimento estabelecido objetiva quantificar a melhoria após a instalação de um grupo de estacas e foi desenvolvido nesta pesquisa a partir da contribuição de Alves (1998). Para a utilização deste procedimento, foram propostas correlações do módulo de Young do solo em função da resistência à penetração NSPT (ou da resistência à penetração normalizada N60), a partir de um banco de dados obtido da literatura, visando não apenas as aplicações implementadas neste estudo, como também nortear futuras aplicações práticas. Na análise de casos documentados da literatura, foi utilizado o programa Plaxis 3D Foundation. Inicialmente foi procedida a calibração do programa através da reprodução de um caso de instrumentação de um grupo de estacas na argila rija de Londres, muito bem documentado por Cooke et al. (1980). Os resultados das simulações, com parâmetros do solo obtidos da literatura, se ajustaram muito bem aos resultados experimentais, seja nos valores de recalque, seja nos diagramas de transferência de carga. Posteriormente, a melhoria do solo por efeito da instalação foi estimada, através do procedimento estabelecido nesta dissertação, baseado em Alves (1998), a partir das características iniciais do solo antes da instalação de um grupo de estacas em modelo reduzido em solo arenoso. Obtidos os parâmetros melhorados previstos para o solo após a instalação, estes foram aplicados a um grupo de 9 estacas, para diferentes espaçamentos relativos, como dados de entrada no programa Plaxis. A comparação dos resultados experimentais com aqueles simulados numericamente sinaliza para o potencial tanto do programa Plaxis, na reprodução do comportamento do conjunto, como do modelo de Alves (1998), que norteou o procedimento proposto nesta pesquisa. O fator de escala, ressaltado na dissertação, bem como outros aspectos relevantes observados nas análises realizadas, são propostos como temas futuros a serem investigados na continuidade desta linha de pesquisa.

Adaptada dos conceitos da produção enxuta, a construção enxuta é uma filosofia de gestão da produção voltada à construção civil. Dos cinco princípios enxutos em que se baseia, o que mais tem se estudado desde a publicação do Relatório Técnico n°72 – Aplicação da Nova Filosofia de Produção à Construção (publicado pelo CIEE – Center for Integrated Facility Engineering, ligado à Universidade de Stanford, EUA) é o Fluxo Contínuo. A idéia de manter o fluxo contínuo está diretamente ligada à continuidade da produtividade, ou seja, manter a produtividade em uma taxa constante. Aplicar o conceito enxuto de fluxo contínuo através da manutenção das taxas de produtividade significa gerenciar o empreendimento de modo que a execução das atividades se mantenha de acordo com os parâmetros estabelecidos durante a fase de planejamento. Por meio de ferramentas enxutas de gerenciamento é feita a simulação em Excel de três atividades pertencentes ao processo de execução de lajes prediais de edifícios construídos em estruturas metálicas: steel deck, armação e concretagem. A elaboração da planilha possibilita a avaliação das perdas ocorridas durante a execução das atividades sob a ótica do conceito de atrasos e esperas. A soma destas perdas resulta ainda em dois efeitos distintos considerados como perdas acumuladas e perdas compensadas, proporcionando ao gerente do empreendimento dados consistentes para traçar estratégicas para eliminação do desperdício ou uma antevisão dos desperdícios que podem estar associados à execução das atividades se estas forem mal planejadas.

Atualmente, as tendências competitivas do mercado mundial, têm forçado os engenheiros estruturais a desenvolver soluções de projeto que acarretem em menor peso e custo de execução. Uma consequência direta desta nova tendência de projeto é o aumento considerável de problemas relacionados a vibrações de piso indesejadas. Por esta razão, os sistemas estruturais de pisos podem tornar-se vulneráveis a vibrações excessivas, como por exemplo, aquelas induzidas por equipamentos mecânicos (máquinas rotativas). Deste modo, este trabalho objetiva investigar o comportamento dinâmico de uma plataforma de aço para produção de petróleo, localizada na bacia de Santos (campo de Merluza), São Paulo, Brasil. Para tal, investiga-se a influência das ações dinâmicas oriundas dos equipamentos mecânicos localizados sobre os decks metálicos da plataforma. A resposta dinâmica do modelo estrutural foi determinada através de um extenso estudo numérico, a partir da análise de suas frequências naturais, deslocamentos, velocidades e acelerações de pico. Nesta investigação, as cargas dinâmicas provenientes dos equipamentos mecânicos (máquinas rotativas) foram aplicadas sobre o piso metálico do sistema estrutural. Com base obtenção da resposta dinâmica da estrutura (deslocamentos, velocidades e acelerações), foi possível avaliar a performance do modelo estrutural em termos de critérios de conforto humano e das tolerâncias máximas referentes aos equipamentos mecânicos, de acordo com normas e recomendações de projeto.