Valerio da Silva Almeida.

A consideração da deformabilidade do solo no projeto de edifícios em concreto armado é um tema tratado no meio acadêmico e em escritórios de engenharia estrutural há décadas. Entretanto, no Brasil não existia, até então, um sistema computacional que fosse capaz de oferecer ao usuário um ferramental que simule a interação solo-estrutura de maneira prática, eficiente e com nível de respostas confiável do ponto de vista acadêmico e prático. Neste intuito, a empresa TQS Informática Ltda. desenvolveu um modelo numérico denominado SISEs Sistema de Interação Solo-Estrutura. O modelo consiste em um sistema que acople o edifício 3D, a infraestrutura e o maciço de solos. O edifício é baseado nas normas técnicas de concreto armado e na metodologia usual de elaboração e representações de projetos estruturais empregados no Brasil, onde se desenvolveu modelos de plasticidade, equilíbrio na posição deformada, análise modal, contato unilateral, etc.Os elementos de fundação incorporados simulam as fundações diretas (sapatas isoladas, sapatas associadas, radiers) ou profundas (estacas e tubulões). Para o caso das estacas, foram implementados diversos métodos de cálculo de capacidade de carga, os quais estão descritos na literatura sobre o assunto.O maciço de solos é representado no SISEs/TQS a partir do modelo de Winkler, Morrison (1993).

Nos escritórios de projeto estrutural, em geral, a estrutura é calculada supondo todos os apoios indeslocáveis, na qual resulta num conjunto de cargas que é passado para o engenheiro de fundações que dimensiona os elementos de fundações e estima os recalques comparando-os com recalques admissíveis. Porém, na realidade, estas fundações devido à deformação do solo, impõem à estrutura um fluxo de carregamento diferente da hipótese de apoios indeslocáveis, alterando os esforços atuantes nos elementos estruturais e nas reações no solo.A consideração da interação estrutura-solo possibilita a análise dos efeitos da redistribuição de esforços nos elementos estruturais do edifício. Sabe-se que essa análise integrada é complexa, pois se devedesenvolver modelos representativos dos elementos de fundações e do solo que são acoplados ao edifício, gerando um sistema único para análise e dimensionamento. Esse modelo já é realizado com o módulo Sises (Sistema de Interação Solo-Estrutura), que tem como premissa a existência de um projeto de edifício onde se insere os elementos de fundações e características do solo para sua geração integrada. Entretanto, um modelo alternativo para representar essa interação foi desenvolvido no presente aplicativo, onde com a entrada das cargas de um pilar, da geometria do bloco e suas estacas e com as características do solo gera-se um modelo de pórtico tridimensional onde o solo é representado como molas, via modelo de Winkler

OBJETIVO: (No caso de curso que envolva varias disciplinas, listar as que coordena) Pretende-se realizar a verificação e comparação dos diversos modelos de cálculo existentes no módulo Sises/TQS para as fundações diretas e profundas em projetos-testes existentes. Deve-se avaliar a consistência de resultados obtidos pelo sistema e compará-los com os apresentados na literatura corrente sobre os valores de coeficiente de reação vertical (CRV) e horizontal (CRH), bem como os resultados globais obtidos para cada tipo de fundação.

Realizar a análise e dimensionamento da galeria de concreto armado para situações onde haja duas e três aberturas, verificando seu estado limite último e de serviço dessas galerias de concreto moldados in loco, utilizando tubos helicoidais de PVC como formas internas. De forma a quantificar as armaduras passivas para as situações onde a geometria e/ou cargas de projeto exigir tal expediente.

Análise estrutural de galerias de concreto revestidas internamente com tubos helicoidais de PVC e desenvolvimento de um aplicativo para seu dimensionamento

Avaliar o procedimento de montagem do sistema matricial, da análise e dimensionamento resultante dos diversos modelos a serem propostos para o projeto de reservatórios elevados e enterrados em concreto armado de um módulo especifico em desenvolvimento do sistema computacional CAD/TQS.

Mediante a leitura de forças das rodas de cada vagão, obtidas por extensômetros, foi desenvolvido um ssitema de controle e manutenção da gestão dos vagões da composição.

Desenvolver um sistema computacional para a leitura de dados aquisitados em tempo real de uma estrutura de interese, monitorando as respostas de tensões, frequencias e velocidades para 40 sensores de controle, indicando alarmes caso limites estabelecidos sejam ultrapassados.

Desenvolvimento de um sistema computacional para cálculo dos níveis de atenuação/propagação da onda vibratória desde o contato roda-trilho até a edificação. O sistema cmputacional foi aplicado a uma linha, de via dupla, de 20.000 m, durante a fase de concepção do projeto e, posteriormente, no desenvolvimneto de etapas do projeto executivo.

Mediante a leitura de dados aquisitados, foi acompanhado os históricos das frequencias naturais da ponte, suas frequencias globais e de mastro, e a força de protensão dos estais com o cálculo indireto realizazdo por meio das frequencias naturias dos estais.

Neste trabalho pretende-se aprofundar o estudo sobre a avaliação da confiabilidade estrutural aplicada à análise do edifício, entretanto considerando a influencia a interação com a fundação e o solo. Deve-se aplicar as incertezas das variáveis nos parâmetros relacionados ao solo, uma vez que estes são fortemente incertos dentro do conceito de modelos determinísticos. Isto deve ser realizado por meio do uso e aperfeiçoamento de um sistema computacional acadêmico existente. A aplicação será na avaliação de modelos de confiabilidade estrutural para o conjunto, visando a comparação e o aprimoramento das técnicas utilizadas atualmente. O trabalho em que será baseada a pesquisa apresenta uma modelagem de edifícios em elementos finitos 3D considerando ou não a não linearidade geométrica, com uma formulação que incorpora a interação solo-estrutura de maneira discreta e tradicional, modelo de Winkler. Para o solo, deve ser implementada uma técnica que considera o módulo de deformabilidade (ESi) do solo variando conforme a proposição de estratificação nas camadas do solo, de dimensões e da cota de assentamento da sapata. Essa composição será utilizada para a previsão de recalques baseando-se nos cálculos de parâmetros e das variáveis aleatórias independentes no solo e ações pela comparação e avaliação de modelos de confiabilidade estrutural. Dessa, forma, na obtenção da probabilidade de falha, deve ser desenvolvido e incorporado o método de Segundo Momento e Segunda Ordem (Second Order Second Moment Method, SOSM) que traz mais acurácia ao cálculo desse parâmetro de falha.

O projeto visa o estudo e aplicação da otimização topológica na resolução de problemas de elasticidade tridimensional, estendendo-se a formulação estática linear para problemas da dinâmica não-linear geométrica. Com isso, avança-se no estudo de problemas de otimização para casos mais gerais, tanto do ponto de vista do espaço como da incorporação de fenômenos físicos mais complexos e relevantes para estruturas mais esbeltas e flexíveis.Emprega-se o método denominado de BESO (Bi-Directional Evolutionary Structural Optimization) em conjunto com técnicas de filtro para mitigar os problemas de picos de energia indevidos localizados em certas regiões em consequência da metodologia intrínseca de retirada e inserção abrupta, de modo que estes picos podem influenciar na convergência do processo, uma vez que os fatores de sensibilidade para minimizar o problema são baseados em energia.

O projeto visa o estudo e aplicação da otimização topológica na resolução de problemas de elasticidade tridimensional, estendendo-se a formulação estática linear para problemas da dinâmica não-linear considerando grandes deformações e o modelo hiperelástico-plástico. Com isso, avança-se no estudo de problemas de otimização para casos mais gerais, tanto do ponto de vista do espaço como da incorporação de fenômenos físicos mais complexos e relevantes para estruturas mais esbeltas e flexíveis.Considera-se como diferencial do trabalho a incorporação de um acoplamento entre fluido e estrutura em que se introduz no modelo as ações devidas ao vento advindas da análise pelo túnel de vento numérico mediante o uso do método da dinâmica dos fluidos computacional, mais conhecido do inglês por CFD (Computational Fluid Dynamics). De modo que os históricos das ações são obtidos e incorporados na análise dinâmica para seu uso como dado de entrada para o método de otimização topológica. Neste tocante, emprega-se o método denominado de BESO (Bi Directional Evolutionary Structural Optimization) em conjunto com técnicas de filtro para mitigar os problemas de picos de energia indevidos localizados em certas regiões em consequência da metodologia intrínseca de retirada e inserção abrupta. É notório que estes picos podem influenciar na convergência do processo, uma vez que os fatores de sensibilidade para minimizar o problema são baseados em energia.Todo o projeto deve ser desenvolvido usando rotinas próprias em códigos implementados em linguagem FORTRAN para o caso das análises da elasticidade dinâmica não-linear e o método de otimização BESO e a linguagem C++ é empregada pelo código aberto OpenFoam para a análise em túnel de vento numérico pelo CFD.

Os softwares de CFD vêm sendo utilizados para estudar diversos fenômenos relacionados ao escoamento do vento. Este trabalho pretende realizar um acoplamento entre um código aberto de CFD, denominado de OpenFoam (2019), com um programa já existente de análise de pórtico 3D dinâmico empregando o método dos elementos finitos, desenvolvido pelo orientador do presente aluno proponente do projeto.Com a grande variedade de modelos de edifícios, as ações dinâmicas advindas de ventos agem de maneira particular em cada uma dessas construções. Buscando, desta forma, uma maior confiabilidade, flexibilidade e versatilidade para obtenção de resultados, a análise numérica (CFD) foi vista como a melhor solução em relação aos ensaios em túneis de vento e também ao método do vento sintético.Como objetivo desse projeto de iniciação cientifica, pretende-se fazer com que o aluno aprenda a interligar os dois sistemas computacionais independentes, OpenFoam e o programa de pórticos 3D, ou seja, realizando um acoplamento fluido-estrutura, com os métodos da dinâmica dos fluidos computacionais (CFD) e dos elementos finitos (MEF). No OpenFoam será criado e simulado um problema físico. A cada instante de tempo tem-se um problema diferente, e cada um desses problemas serão interpretados no CFD gerando um conjunto de valores. Com estes têm-se os dados de entrada para um programa existente de análise matricial dinâmico - em linguagem Fortran - que resulta em esforços solicitantes, onde a lógica do processo funciona da seguinte maneira: OpenFoam #8594; CFD #8594; Fortran.Do ponto de vista da formação do aluno, o projeto deverá familiarizá-lo com o método científico de maneira geral, e o fará conhecer o procedimento de pesquisa acadêmica. Para isso, esse trabalho o fará ter contato com um conjunto de ferramentas muito importante no campo da engenharia: modelo numérico de análise de fluidos e das estruturas no campo da dinâmica, e na aprendizagem de duas linguagens bastante comuns no campo científico: C++ e Fortran.

A área de mecânica das estruturas aborda a interpretação qualitativa e quantitativamente do comportamento das estruturas no tocante a aferir a distribuição de forças internas e deformações acarretadas na estrutura devidos as ações.Esses conteúdos são oferecidos em disciplinas pelo PEF, e é o primeiro contato que alunos dos cursos de Engenharia e Arquitetura têm nesse assunto. As aulas são fortemente teóricas com ínfima parcela de aulas em laboratório e/ou práticas, devidoprincipalmente a falta de materiais complementares para seu desenvolvimento.É imprescindível nessas disciplinas que os alunos desenvolvam sua capacidade intuitiva de descrever o movimento que os diversos sistemas estruturais resultem devido as ações atuantes, pois isso faz parte do amadurecimento do futuro engenheiro e arquitetopara a concepção de projetos. Para facilitar esse processo, existe no mercado um ferramental pedagógico denominado de KIT ESTRUTURAL MOLA, de fabricação brasileira. Ele é um modelo interativo que simula o comportamento de estruturas arquitetônicas, mediante a montagem por meio de diversas peças moduladas que se conectam por magnetismo, gerando indefinidaspossibilidades de simular sistemas estruturais novos ou pré-existentes, permitindo assim a visualização direta de seus movimentos e a influência que cada elemento tem no sistema como um todo. Facilitando a compreensão dos conceitos abstratos de rigidez, esforços, contraventamento ou de flambagem de forma concreta.Cada KIT é composto por um livro/manual e um conjunto de componentes em quantidade fixa necessárias para a concepção de diversos modelos. Pode-se adquirir a parte outros componentes complementares para gerar mais flexibilidade de criação dos sistemas estruturais, com barras de comprimento regulável e ligações super leves que dão suporte a construção de modelos mais complexos, como certas pontes estaiadas e arcos.

O projeto visa o estudo e aplicação da otimização topológica em problemas de elasticidade para a determinação da configuração final de modelos de bielas e tirantes em estruturas planas e tridimensionais com o uso de critérios de multiobjetivos, buscando a minimização do volume e deslocamento simultaneamente ou minimizando volume com maximização da primeira frequência natural e minimização do deslocamento simultaneamente.Para atingir tal fim, devem ser desenvolvidos dois modelos numéricos baseados no método dos elementos finitos, um para o caso de problemas planos elástico-linear, e um outro de treliça tridimensional considerando a não-linearidade física, com um modelo elasto-plástico bi-linear. O processo de otimização empregado é o método da otimização evolucionária estrutural, ou ESO - Evolutionary Structural Optimization, que se baseia na retirada sistemática e gradativa dos elementos seguindo um conjunto de critérios de sensibilidades.Os objetivos de busca do menor volume, de menores deslocamentos e máximas frequências naturais de uma estrutura são objetivos conflitantes, de modo que se enquadram no chamado Problema de Otimização Multiobjetivo (POM). Deve-se então empregar o Processo Hierárquico de Análise (PHA) em conjunto com o Método das Somas Ponderadas (MSP) para a análise multiobjetiva.Avaliações comparativas devem ser realizadas com base em casos clássicos da literatura e exemplos não convencionais devem ser estudados para se determinar seu modelo de biela e tirante resultante para os exemplos bi e tridimensionais.

Em projetos de edifícios as ações advêm da combinação das cargas verticais e as ações devido ao vento. O modo como se considera as ações de vento é baseado no procedimento normativo muito simplificado. A aplicação de formulações mais adequadas para considerar a influência dessas cargas, de natureza variável e turbulenta, na edificação é imprescindível para uma melhor análise. O uso de ensaios experimentais de túnel de vento é muito caro, e o emprego da simulação numérica dentro do campo da mecânica dos fluidos na dinâmica computacional tem se tornado uma proeminente ferramenta para tratar o assunto.

O projeto visa o estudo e aplicação da otimização topológica em problemas de elasticidade para a determinação da configuração final do modelo de bielas e tirantes de estruturas em concreto armado.Para atingir tal objetivo, deve ser desenvolvido um modelo numérico onde a estrutura deve ser simulada com elementos de treliça tridimensional considerando a não-linearidade física e geométrica e onde o processo de otimização empregado é o método da otimização evolucionária estrutural, ou ESO - Evolutionary Structural Optimization. Este procedimento de otimização baseia-se na retirada sistemática e gradativa dos elementos com menores tensões em comparação com a tensão máxima da estrutura. Procedimento este também conhecido como um processo hard-kill. O uso da treliça espacial deve ser realizado visando a representação do projeto inicial de uma estrutura no espaço tridimensional. Dessa forma, a obtenção de modelos de bielas e tirantes para geometria e carregamentos genéricos podem ser obtidos diretamente. Para isso, deve ser considerando na minimização do volume as condições de restrição de tensão ou também de deslocamento prescritos. Para uma melhor representação do comportamento da estrutura, modelos não lineares físicos e geométricos devem ser incorporados na formulação do elemento finito visando a busca da topologia ótima da estrutura. Avaliações comparativas devem ser realizadas com base em casos clássicos da literatura e exemplos não convencionais devem ser estudados para se determinar seu modelo de biela e tirante resultante.

Em projetos de edifícios as ações advêm da combinação das cargas verticais e as ações devido ao vento. O modo como se considera as ações de vento é baseado no procedimento normativo muito simplificado. A aplicação de formulações mais adequadas para considerar a influência dessas cargas, de natureza variável e turbulenta, na edificação é imprescindível para uma melhor análise. O uso de ensaios experimentais de túnel de vento é muito caro, e o emprego da simulação numérica dentro do campo da mecânica dos fluidos na dinâmica computacional tem se tornado uma proeminente ferramenta para tratar o assunto.

EDITAL FAPEMIG 02/2016 - Programa Pesquisador Mineiro - PPM X. Trata do desenvolvimento e implementação computacional de formulações numéricas voltadas à aplicação de materiais com comportamento viscoeslático, que apresentam modelo reológico de deformação elástica e viscosa simultaneamente, em estruturas. Este comportamento, de difícil modelagem computacional, é típico de materiais como plástico, alguns compósitos, madeiras, espumas e alguns tipos de borrachas. Atualmente na engenharia de estruturas, há uma procura crescente por novos materiais que apresentem alto desempenho estrutural e baixo custo. O complexo comportamento deste tipo de material varia com o tempo, mesmo em problemas quase-estáticos. Os mais avançados programas comerciais de análise estrutural consideram apenas modelos reológicos simplificados. O principal software de análise estrutural não linear da atualidade (Abaqus) apresenta em sua versão mais recente um modelo para materiais viscoelásticos baseado na equação de Nutting que não é capaz de descrever o comportamento mecânico de materiais viscoelásticos para períodos de longos tempo ou para vários níveis de tensão, em relação à tensão de ruptura do material. No entanto, o software Abaqus permite a programação de scripts em linguagem Python. Assim, o projeto proposto buscará a implementação computacional de modelos reológicos mais completos tanto no Abaqus quanto em softwares de autoria própria (no caso de elementos estruturais mais simples). A formulação e implementação computacional propostas são originais..

In this work we intend to conduct a study of soil-structure interaction through academic computer programs, with evaluation of numerical parameters of the soil, its influence on the structural behavior 3D of foundation elements and the building. The wind action as specified according to the Brazilian technical standard is considered, as well as analyze the degree of influence of wind actions into interaction. Diverse formulations of Boundary Elements Method and Finite Element Method are used to analyze multiple floor buildings coupled to discrete supports or semi-infinite medium of soil's representation and the results through numerical simulations are investigated. The computational codes are elaborated by the researcher and collaborative collegues. The purposed application in a current topic has great interest to Civil Engineers. Some Brazilian academic works will serve as baseline studies and other publications will be searched for theme update.

O projeto aborda a otimização topológica em problemas de elasticidade plana linear considerando a minimização do volume com restrição de tensão, deslocamento e de frequência para o caso de vibração livre e para o caso de cargas transientes ou harmônicas para o campo da dinâmica das estruturas. Utiliza-se para este fim o método clássico da otimização evolucionária estrutural, ou ESO - Evolutionary Structural Optimization. Este procedimento de otimização baseia-se na retirada sistemática e gradativa dos elementos com menores tensões em comparação com a tensão máxima da estrutura. Procedimento este também conhecido como um processo hard-kill. Entretanto, aplica-se neste trabalho uma variante do método ESO, denominado de SESO - Smoothing ESO, cuja filosofia baseia-se na observação de que se o elemento não for realmente necessário à estrutura, naturalmente sua contribuição de rigidez vai diminuindo progressivamente, até que ele não tenha mais influência. Isto é, sua remoção é feita de forma suave, atenuando os valores da matriz constitutiva do elemento, como se este estivesse em processo de danificação.

Descrição: O projeto de pesquisa aqui proposto: PROCESSOS, CARACTERIZAÇÃO, OBTENÇÃO E MODELAGEM DE MATERIAIS ECOEFICIENTES PARA APLICAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL, em atendimento a Chamada Pública MCTI/CNPq/MEC/Capes - Ação Transversal n06/2011 ? Casadinho/Procad, tem como objetivo central o fortalecimento do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas (PPGEC/UFAL) através do desenvolvimento de estudos técnicos e científicos que explorem sinergias entre as três linhas de pesquisa: Métodos Computacionais, Mecânica de Materiais e de Estruturas e Novos Materiais e Materiais Não Convencionais, contando com a contribuição do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (PPGEC/Poli-USP), já consolidado. A cooperação entre os dois programas se efetivará pelo desenvolvimento conjunto de pesquisas em concretos especiais, materiais ecoeficientes, materiais com gradação funcional, técnicas de processamento estudo da evolução do desempenho ao longo do tempo e da vida útil de concretos aplicando técnicas de modelagem numérica e de investigação experimental, para aplicações em engenharia civil. Pretende-se com o projeto, capacitar e aperfeiçoar discentes e docentes envolvidos nos Programas, aumentar o numero de publicações em periódico relevantes, nos temas desenvolvidos e estabelecer a integração entre avaliação experimental e modelagem numérica com foco em aplicações tecnológicas da Engenharia Civil..

O projeto trata do desenvolvimento e da implementação computacional de uma técnica de otimização topológica, baseada no Método de Otimização Estrutural Evolucionária, para estruturas com acentuado comportamento não linear geométrico. A formulação numérica que servirá de base para o algoritmo de otimização é original, formulação não linear geométrica posicional, sendo baseada no Método dos Elementos Finitos. A técnica de otimização a ser utilizada consiste na diminuição progressiva da contribuição da rigidez dos elementos finitos com baixos valores de tensões. A proposta inicial é comparar as tensões de Von Mises dos elementos finitos do sólido discretizado com valores de tensões limites que servirão como critério de remoção de material. Poderão ser utilizados outros critérios de remoção de material, como deformações máximas, vibrações excessivas e limites de estabilidade elástica. As aplicações da formulação numérica serão em problemas estruturais estáticos e dinâmicos. Buscar-se-á com o desenvolvimento do presente projeto investigar a performance e a estabilidade de diferentes algoritmos de integração temporal direta em problemas de otimização topológica.

O projeto se insere dentro do campo da otimização topológica e propõe o desenvolvimento de uma formulação baseada no Método heurístico clássico evolucionário ESO. Entretanto, pretende-se aplicar uma inovação no ESO mediante a inserção de uma condição de relaxação sobre a retirada de elementos ao longo do processo de otimização. Este procedimento, denominado de SESO ? Suavização ou Smoothing ESO. Esta técnica será associada ao método dos elementos finitos e contorno 2D considerando a não-linearidade geométrica.

a análise numérica do complexo sistema solo-estrutura avaliado de maneira íntegra, onde a super e a infra-estrutura são modelados via método dos elementos finitos (MEF) com o emprego de elementos finitos reticulados e bidimensionais planos, respectivamente.
A subestrutura e o maciço de solos são formulados via método dos elementos de contorno (MEC), ambos em representação tridimensional. O modelo mecânico do maciço permite a consideração da sua intrínseca heterogeneidade física, e a formulação da infra-estrutura contempla qualquer tipo de geometria, assim podendo-se empregar elementos de fundação direta (sapata isolada, associada, radier).
A superestrutura será formulada empregando-se as equações de equilíbrio na posição deformada, ou seja, mediante a análise não-linear geométrica, com descrição lagrangiana total.

Neste projeto, pretende-se dar início ao desenvolvimento de formulações do
MEC destinado ao problema da análise inversa de sólidos na Área de pósgraduação
da EESC. Pretende-se, portanto, iniciar uma linha de pesquisa
reconhecidamente relevante nos tempos atuais, que não tem sido contemplada
em nossa instituição. A identificação dos parâmetros dos materiais e da
localização das regiões com perdas significativas de rigidez por dano ou por
crescimento de trincas é o objetivo central da proposta. Isto é, pretende-se
desenvolver formulações que permitam interpretar o modelo que melhor
represente o material que constitui o sólido e os parâmetros em que se baseia o
referido modelo. A partir da definição do modelo, pretende-se ainda poder avaliar
a capacidade limite do sólido ou da estrutura em análise. A capacidade limite vai
ser estabelecida em função da destinação da estrutura ou elemento estrutural,
podendo a priori ser um estado limite qualquer.