Universidade
Federal do Rio Grande

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Análise comparativa entre estimadores normatizados de resistência à compressão do concreto aplicada ao concreto utilizado na laje de fundo do dique seco do pólo naval do Rio Grande na cidade de Rio Grande - RS
(2012) Magalhães, Fabio Costa; Real, Mauro de Vasconcellos
A variabilidade da resistência do concreto torna fundamental a utilização de metodologias estatísticas capazes de estabelecer parâmetros para a aceitação das estruturas. A utilização de um grande número de resultados práticos de ensaios de resistência é de grande importância para a validação e calibração das normas e especificações técnicas existentes. O presente trabalho realizou uma análise comparativa entre as metodologias de estimativa de resistência à compressão de diferentes regiões produtoras de concreto. Foram utilizados os resultados dos ensaios realizados na construção do dique seco do Estaleiro Rio Grande para a realização da comparação entre as estimativas de resistência característica definidas pelas normas NBR 12655 [6], ACI 214R-02 [1] e NP-EN-206-1 [9].
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Análise crítica dos acidentes do trabalho ocorridos durante a construção das plataformas P55 e P66 no polo naval do Rio Grande
(2016) Gomes, Liliane Ferreira; Real, Mauro de Vasconcellos
Com a reativação e desenvolvimento da indústria naval brasileira houve uma série de benefícios, entre eles, o incremento social com o aumento da oferta de postos de trabalho. Neste contexto surgiu o Polo Naval do Rio Grande, no Rio Grande do Sul. A construção do Polo Naval e Offshore começou em agosto de 2006, com as obras de instalação do dique seco sendo inaugurado em 2010. Dando início às construções de Plataformas para a Petrobras, iniciando com os projetos de construção da plataforma P55, seguida pela plataforma P66. Neste contexto, o presente trabalho apresenta uma análise crítica dos acidentes de trabalho ocorridos durante a construção das Plataformas P55 e P66 no Polo Naval do Rio Grande, de 2009 a 2014. O intuito da análise foi consolidar os dados coletados para identificar os fatores de riscos presentes nas atividades da área naval e que geram os acidentes de trabalho. Para realizar está análise os dados destas ocorrências foram inseridos em planilhas eletrônicas em uma pasta de trabalho de forma a apresentar os indicadores e os dados de classificação dos acidentes de trabalho. A pasta de trabalho apresenta três planilhas de dados. Os dados coletados que fazem parte desta análise são: ano, mês, número de empregados, hora homem de exposição ao risco, número de acidentes com afastamento, taxa de frequência dos acidentes com afastamento, número de acidentes sem afastamento, taxa de frequência dos acidentes sem afastamento, fonte da lesão, natureza da lesão, situação geradora, atividade, parte do corpo atingida, função, tempo na função e tempo na empresa. Com base nestes dados foram gerados diversos gráficos, demonstrando a evolução dos acidentes do trabalho, seus indicadores e dados de classificação referente aos acidentes ocorridos na indústria naval.
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Análise da interação solo-estrutura das estacas do cais público do Porto Novo do Porto do Rio Grande através do método dos elementos finitos
(2020) Nunes, Matheus de Lima; Real, Mauro de Vasconcellos; Fagundes, Diego de Freitas
Estruturas portuárias são normalmente de grande porte e estão submetidas a carregamentos de grande intensidade, como por exemplo os esforços causados por um guindaste portuário e de outros equipamentos utilizados durante uma operação portuária, ou então, os esforços de amarração dos navios. Portanto, para uma análise meticulosa dos esforços das estruturas portuárias com intuito de otimizar os projetos, torna-se essencial o uso de ferramentas computacionais e métodos numéricos avançados, como por exemplo, o Método dos Elementos Finitos. De acordo com a sistemática convencional de projeto estrutural, onde este é executado admitindo-se que os apoios da estrutura sejam indeslocáveis, com o cálculo das cargas nos elementos de fundação e o dimensionamento dos elementos estruturais sendo realizados com essa premissa. Com relação aos projetos de fundações, são desenvolvidos considerando-se os esforços obtidos a partir do projeto estrutural e as características do terreno no qual será construído. O Porto Novo do Porto do Rio Grande movimenta milhões de toneladas de materiais ao ano, se colocando como um dos principais portos do Brasil. Sua estrutura passou por duas etapas de modernização possibilitando a utilização de equipamentos portuários maiores e mais eficientes, operação com navios de maior capacidade de carga e maior quantidade de berços de atracação disponíveis para operação simultânea. Deste modo, este trabalho tem como objetivo geral deste trabalho será realizar uma análise de interação solo-estrutura utilizando como modelo estrutural a segunda etapa de modernização do Cais Público do Porto Novo do Porto do Rio Grande, simulando as diferentes combinações de ações que atuam durante uma operação portuária, salientando a combinação que gera a condição mais desfavorável para as estacas do cais. A partir dos resultados das combinações de carregamentos foram escolhidas as 10 piores situações de carregamentos para o cais e realizou-se a comparação entre os modelos de cálculo convencional e de interação solo-estrutura. As cinco primeiras piores situações de esforços ocorrem devido a utilização da sobrecarga vertical como carga variável principal. Já as cinco últimas piores situações de esforços são devido a utilização do carregamento do guindaste portuário, principal equipamento de movimentação do cais. Os resultados do modelo de interação solo-estrutura apresentaram uma redução dos valores de esforços axiais das estacas em relação ao modelo convencional de cálculo, em média a porcentagem da redução considerando diferenças de todas as 10 piores situações é igual a 2,19%.
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Análise da interação solo-estrutura em dolfins de amarração e atracação
(2018) Wegmann, Morgana Drieli; Real, Mauro de Vasconcellos; Alves, Antônio Marcos de Lima
O presente trabalho tem como objetivo analisar a influência da interação solo-estrutura nos elementos das fundações de um dolfim de amarração e atracação. Para estudo de caso, foi utilizado o projeto de três dolfins previstos para o Cais Norte do Estaleiro Rio Grande da cidade do Rio Grande/RS. Desse projeto foram retirados os modelos geométricos, os materiais utilizados e os carregamentos externos atuantes na estrutura. O dolfim analisado é composto por uma laje horizontal de concreto armado disposta sobre estacas metálicas inclinadas, sendo as estacas compostas cada uma por dois perfis W610x125 soldados lado a lado pelos seus flanges. Para considerar a interação solo- estrutura, foi utilizada como base a metodologia de Winkler (1867), a partir da teoria da flexão de viga assente sobre base elástica. A modelagem do solo foi realizada através do emprego de molas lineares horizontais ao longo do comprimento das estacas. Os valores de rigidezes das molas foram calculados a partir do coeficiente de reação horizontal do solo, o qual foi obtido pela retroanálise de uma prova de carga horizontal realizada na obra em estudo. Os modelos computacionais desenvolvidos no trabalho foram elaborados no software ANSYS em sua student edition. Foram utilizados os elementos Beam188 para modelar as estacas, Shell181 para a laje e Combin14 para as molas lineares. Os resultados do modelo que considera a interação solo-estrutura foram comparados com os resultados de modelos convencionais de projeto. Também foram analisados os resultados de diferentes cenários de carregamento, a fim de verificar a influência deste nas solicitações das estacas, quando considerada a interação solo-estrutura. A partir dos resultados obtidos, observou-se que, de forma geral, os esforços axiais nas estacas mais carregadas diminuíram quando considerada a interação solo-estrutura, sendo que para alguns tipos de carregamentos essa variação foi mais significativa do que para outros. Assim, pode-se concluir que a metodologia convencional de projeto para o tipo de estrutura analisada nesse trabalho continua sendo válida, pois fornece resultados a favor da segurança. Em contrapartida, a consideração da interação solo-estrutura apresentou solicitações menores nos elementos mais carregados da fundação, o que pode trazer vantagens econômicas ao projeto. Importante destacar que, para considerar a interação solo-estrutura em um projeto, é necessário obter valores confiáveis para os parâmetros do solo, já que esse tipo de análise é muito sensível em relação a esses parâmetros.
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Análise de confiabilidade das fundações da obra de ampliação do cais do terminal de contêineres do porto de Rio Grande (RS) aplicando metodologia bayesiana
(2013) Amadori, Thiago; Alves, Antônio Marcos de Lima; Real, Mauro de Vasconcellos
As obras de engenharia possuem incertezas oriundas das mais diversas fontes. Desde fatores humanos durante a execução, até incertezas quanto às propriedades mecânicas dos materiais empregados, passando por modelos matemáticos que não reproduzem por inteiro as condições físicas reais. Além disso, a hipótese do risco de ruína ser nulo em uma obra de engenharia é um conceito ultrapassado. Este entendimento requer uma análise mais realista quanto às probabilidades reais de falha das estruturas. Neste contexto, este trabalho apresenta uma metodologia de cálculo que procura inserir algumas incertezas ao cálculo do estaqueamento de um cais de porto, e calcula a probabilidade de ruína desta estrutura. Para a inserção das incertezas, são utilizados dados observados durante a execução do estaqueamento, os quais, através de simulações matemáticas e aplicação da análise estatística Bayesiana, permitem uma atualização da previsão da capacidade de carga das estacas. Esta atualização se dá por meio de distribuições de probabilidade “à priori” e “à posteriori”. A distribuição “à priori” consiste no cálculo da capacidade de carga das estacas utilizando-se métodos semi-empíricos baseados em resultados de ensaios SPT (Standard Penetration Test). Já a distribuição “à posteriori” é obtida pela combinação da distribuição “à priori” e de uma função de verossimilhança, através da análise estatística Bayesiana. A função de verossimilhança, por sua vez, é obtida através de fórmulas dinâmicas de cálculo de resistência do solo, com a inserção de dados observados durante a cravação. Quanto ao cálculo da probabilidade de ruína da estrutura, esta é mensurada através de uma análise de confiabilidade, comparando-se as resistências com as cargas solicitantes da estrutura. Com isso, é calculada a probabilidade de falha da estrutura antes e depois da atualização da resistência do solo, assim como a verificação do ganho de confiabilidade advindo desta atualização. O estudo realiza-se no estaqueamento em água da obra do Berço III do Terminal de Contêineres de Rio Grande, TECON-RG, cujo projeto contempla um aumento de 250 metros lineares de cais, totalizando 300 estacas analisadas.
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Análise de confiabilidade das fundações do cais modernizado do porto novo de rio grande (rs) aplicando metodologia bayesiana
(2016) Beloni, Aline de Viegas; Real, Mauro de Vasconcellos; Alves, Antônio Marcos de Lima
O objetivo deste trabalho é apresentar a aplicação de um procedimento de atualização da previsão da capacidade de carga geotécnica de estacas, tomando como base os registros documentados durante a execução das estacas. Essa atualização é obtida através da aplicação dos conceitos da análise bayesiana. A incerteza dos parâmetros é modelada por distribuições de probabilidade “a priori” e “a posteriori”. Para obtenção da distribuição “a priori” foram utilizados métodos semi-empíricos de previsão da capacidade de carga das estacas baseados em resultados de ensaios SPT (Standard Penetration Test), adaptados para incluir a variabilidade dos resultados do ensaio. A estimativa da distribuição “a posteriori” foi realizada através da atualização da distribuição “a priori”, utilizando uma função de máxima verossimilhança baseada nos dados disponíveis em registros de cravação e na aplicação de uma fórmula dinâmica. Além disso, determinou-se o índice de confiabilidade e a probabilidade de falha da estrutura, confrontando-se as resistências com as solicitações, antes e depois da atualização da capacidade de carga. Aplicou-se o procedimento em um estaqueamento em água da obra de remodelação do Porto Novo, em Rio Grande, RS.
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Análise de confiabilidade de grua automóvel portuária
(2008) Nogueira, Oberdan Carrasco; Real, Mauro de Vasconcellos
O trabalho tem como objetivo realizar modelagem estatística do comportamento de falhas em função do tempo da Grua Automóvel Portuária Gottwald modelo HMK 280 E, propondo sugestões de melhorias visando o aumento da confiabilidade do equipamento. Primeiramente efetuou-se a análise dos Indicadores de Desempenho do setor de Manutenção, visando identificar quais equipamentos apresentam menores índices de Disponibilidade. Após análise, definiu-se como equipamento piloto a Grua Automóvel Gottwald, por apresentar maior Índice de Indisponibilidade.Após o correto entendimento do funcionamento do equipamento, realizou-se a análise dos dados de paradas corretivas, classificando as reais causas em função de seus subsistemas e modelando o comportamento de falhas de cada subsistema, e posteriormente, do equipamento, obtendo-se seus Indicadores de Performance. Em posse destes, realizaram-se simulações do sistema após a melhoria da Confiabilidade do subsistema crítico, chegando finalmente na estimativa de aumento na quantidade de movimentações de Containeres e nas melhorias propostas para que se consiga atingir esse aumento.
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Análise de confiabilidade de vigas portuárias de concreto protendido
(2014) Rocha, Rafael Gonzales; Real, Mauro de Vasconcellos
O objetivo do presente trabalho é avaliar a confiabilidade estrutural nos projetos de vigas portuárias de concreto protendido, conforme os critérios da NBR 6118/2014. O estudo é aplicado ao projeto de vigas protendidas de estruturas portuárias, devido à necessidade de se verificar a influência da variação dos parâmetros de projeto sobre a segurança da estrutura. Será verificada a confiabilidade em relação ao estado limite último de flexão. Inicialmente desenvolveu-se um modelo para análise de estruturas portuárias de concreto, aplicável a seções transversais retangulares e “T”. Tal modelo foi validado confrontando os resultados obtidos com dados experimentais pré-existentes. Posteriormente procedeu-se a avaliação da probabilidade de falha segundo o método de confiabilidade de primeira ordem (FORM – First Order Reliability Method). Para avaliação da confiabilidade utilizou-se rotinas computacionais desenvolvidas pelos Professores Márcio Wrague Moura e Mauro de Vasconcellos Real, com base nas planilhas desenvolvidas por Low e Tang (2008). Depois de calculado o índice de confiabilidade foram realizados estudos paramétricos com vistas a observar a variação deste frente a três variáveis aleatórias: resistência característica à compressão do concreto; resistência característica de ruptura por tração da armadura ativa; relação entre carga permanente e carga total. Este estudo permite estimar a sensibilidade do nível de segurança do projeto em relação às variáveis aleatórias consideradas no modelo. Em função dos dados observados se verificou que a maior variação no índice de confiabilidade ocorreu frente à variação da relação entre carga permanente e carga total, porém, destaca-se a importância da analise conjunta das variáveis envolvidas no processo, bem como a relevância de uma análise detalhada da confiabilidade frente à variação da resistência característica de ruptura a tração da armadura ativa.
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Análise de uma fundação do tipo radier para equipamentos portuários
(2004) Paliga, Charlei Marcelo; Real, Mauro de Vasconcellos
O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento de uma fundação do tipo radier de concreto armado apoiado diretamente no solo (base elástica) sob a ação de cargas devidas a um guindaste portuário fixo, empregando o método dos elementos finitos. O concreto é modelado através de elementos finitos isoparamétricos quadráticos de oito nós. O modelo constitutivo do concreto é bidimensional, e inclui o comportamento não-linear do material e a fissuração. A armadura é considerada como uma camada mais rígida dentro do elemento de concreto, que apenas resiste a esforços axiais na direção das barras. Através do Princípio dos Trabalhos Virtuais é incluída uma base elástica contínua sob todo o elemento, para representar o solo. É apresentado um estudo de caso de fundação para guindaste portuário fixo, na forma de radier de concreto armado.
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Análise dos esforços em estacas de um cais de contêineres de paramento aberto
(2015) Viegas, Carlos Henrique Hernandorena; Real, Mauro de Vasconcellos; Alves, Antônio Marcos de Lima
O transporte marítimo e fluvial e seus portos sempre desempenharam e continuam a desempenhar um papel fundamental na relação entre os povos e no desenvolvimento da economia mundial. O Brasil, com 8,5 mil km de costas, tem 95% do seu comércio exterior utilizando o transporte marítimo, com uma movimentação de 700 milhões de toneladas de mercadorias por ano.. E, isso, com uma importante parte com o uso dos contêineres, que trabalham dentro de um sistema unitizado e otimizado de cargas. Desta forma, navios e portos têm sido adaptados em suas estruturas físicas e mecânicas para tornar cada vez mais eficiente o uso desse sistema. Assim, as estruturas de acostagem dos portos necessitam cada vez mais de instrumentos de análise que permitam, não apenas realizar o dimensionamento de suas estruturas, mas, principalmente, compreender o comportamento dos esforços a que estão submetidas. O objetivo deste trabalho foi, portanto, determinar o comportamento das fundações em estacas em um cais de contêineres de paramento aberto constituído por uma laje apoiada sobre estacas, levando em conta diferentes combinações de ações, destacando aquelas que conduzem às situações mais desfavoráveis. Para tanto, foi utilizado o método dos elementos finitos e o software ANSYS. Para o estudo de caso foi adotado um modelo extraído e adaptado a partir de um dos módulos da ampliação do cais do TECON-RS, localizado no porto de Rio Grande. Para as ações foram consideradas, além das triviais, tais como peso próprio e sobrecargas de serviço, aquelas devidas aos equipamentos específicos utilizados nesse cais e aquelas decorrentes de fatores ambientais, tais como vento e correntes. Destas ações resultaram 227 combinações de esforços dentre as quais foram selecionadas as 12 mais importantes consideradas principais. Os resultados obtidos permitiram determinar a variação dos esforços nas estacas em função das diferentes combinações, demonstrando a importância das estacas inclinadas na absorção dos esforços transversais decorrentes das ações do vento e das correntes, bem como do movimentos dos navios, quer através das amarras como também das defensas. Outro aspecto considerado importante foi a constatação da desatualização das normas brasileiras sobre o assunto e, mesmo, a pouca literatura técnico-científica sobre o tema.
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Análise experimental da durabilidade de vigas de concreto armado reforçadas com fibras de aço e sintéticas submetidas a ensaios de corrosão induzida
(2021) Muniz, Mara Bruna Silveira; Real, Mauro de Vasconcellos; Segura-Castillo, Luis
Um dos maiores problemas na durabilidade das estruturas de concreto armado é a corrosão das armaduras por contaminação com cloretos em ambiente marinho. Com base nesse contexto, o objetivo do presente trabalho é analisar a durabilidade de vigas de concreto armado sem fibras em comparação às amostras com adição de fibras de aço e fibras sintéticas sob corrosão induzida, verificando a influência da adição de fibras na matriz do concreto em relação ao início de propagação da corrosão. Avaliando se as fibras retardam o início de propagação em relação as amostras de referência. Portanto, o programa experimental tem por finalidade analisar o comportamento de vigas de concreto armado reforçadas com fibras sob corrosão induzida, bem como contribuir com a regulamentação e o controle para aplicação do material. Inicialmente foram realizados ensaios de caracterização do compósito, quais sejam: consistência, absorção capilar, porosidade, densidade, resistência à compressão axial, resistência à tração na flexão e tenacidade do concreto. Foram produzidas 24 vigas de concreto armado sem armadura transversal e com seção transversal de 150 mm x 300 mm de comprimento; as amostras foram divididas em 3 séries: concreto armado (CA), concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) e concreto reforçado com fibras sintéticas (CRFS); 8 amostras por série, onde as armaduras longitudinais foram submetidas a ensaios de indução à corrosão. Foi adotado um teor de fibra de 0,5% em volume de concreto. Estão sendo analisados dois parâmetros diretamente ligados à durabilidade, a relação água/cimento e a abertura de fissura. As vigas foram confeccionadas com os parâmetros relação água/cimento e limite de abertura de fissura normatizados segundo a classe de agressividade ambiental e com esses mesmos parâmetros sendo irregulares, ou seja, fora de norma, como forma de verificar a eficácia da adição de fibras no controle de início de propagação da corrosão. Diante dos resultados obtidos, analisados segundo os parâmetros adotados, foi observado que o início de propagação da corrosão começou mais cedo para as amostras com abertura de fissura de 0,5 mm em relação às amostras com abertura de fissura de 0,2 mm. Em referência ao parâmetro relação a/c não foi observado diferenças significativas tanto para a série sem fibras quanto para a série com fibras. Verifica-se também que, as amostras com fibras demoraram mais tempo a dar indícios de corrosão em relação às vigas de referência. Destacando um melhor comportamento para a série CRFS. Portanto, indicando melhor comportamento em relação à durabilidade para as vigas reforçadas com fibras sintéticas.
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Análise numérica da flambagem de placas finas de aço com enrijecedores através do método design construtal
(2016) Lima, João Paulo Silva; Isoldi, Liércio André; Real, Mauro de Vasconcellos
A crescente participação da indústria naval e offshore no mercado acarretou impactos positivos sobre a economia brasileira. Com isso, a produção naval deparou-se com uma necessidade de criação de estruturas cada vez maiores e mais resistentes. As estruturas navais são constituídas basicamente por painéis ortotrópicos de aço formados pela soldagem de vigas em placas finas. Placas ortotrópicas possuem vigas dispostas longitudinalmente e transversalmente, chamadas de enrijecedores, com o objetivo de aumentar a resistência mecânica. Assim, é desejável obter uma geometria ótima de forma a maximizar sua tensão última de flambagem. Nesse contexto, empregou-se o Método dos Elementos Finitos através do software ANSYS e o Método Design Construtal associado ao método da Busca Exaustiva, em um estudo de otimização geométrica de placas com enrijecedores submetidas à flambagem elasto-plástica. Inicialmente adotou-se uma placa fina simplesmente apoiada sem enrijecedores, usando como referência o valor da tensão última de flambagem da mesma. Após, parte deste volume foi transformado em enrijecedores, os quais foram incorporados à placa. Para isso, a variável fração de volume (φ), que representa a relação entre o volume de enrijecedores (Ve) e o volume total do elemento estrutural placa/enrijecedores (Vt), foi adotada, mantendo o volume da placa. Foram analisadas ao todo 16 combinações diferentes de enrijecedores do tipo P(Nel,Net), sendo Nel =2,3,4 e 5 o número de enrijecedores longitudinais, e Net = 2,3,4 e 5 o número de enrijecedores transversais da placa. Quatro valores de fração volumétrica foram adotados φ = 0,1; 0,2; 0,3 e 0,4 em todos os arranjos geométricos. Para cada análise, os painéis enrijecidos apresentaram uma relação hs/ts, relacionando a altura do enrijecedor e sua espessura. O estudo considerando dois valores de volume inicial Vt1 = 0,040 m3 e Vt2 = 0,028 m3 . Os resultados obtidos foram comparados entre si e com as placas sem enrijecedores, indicando que a variação da configuração geométrica afeta significativamente o comportamento mecânico dos painéis enrijecidos sob flambagem. Sendo assim, é possível determinar a geometria ótima que conduz a uma carga última maximizada, próxima à tensão de escoamento do material. As placas enrijecidas com volume Vt1 não apresentaram melhorias relevantes com a adição de enrijecedores, onde a geometria ótima do tipo P(2,5) com φ = 0,3 e relação hs/ts = 4,501, dentre todas as geometrias analisadas apresentou uma melhoria de apenas 7,38% em relação à tensão última da placa de referência após a adição de enrijecedores. Já o estudo feito com placas de volume Vt2 apresentou melhorias significativas no valor da tensão última de flambagem, de forma que a configuração ótima dentre todas as geometrias foi do tipo P(2,2), com φ = 0,3 e relação (hs/ts) = 14,09, apresentou uma melhoria de 88,50% em relação à tensão última para a placa com mesmo volume inicial de material, porém sem enrijecedores.
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Análise numérica do comportamento mecânico sob flexão de placas finas de material compósito laminado reforçado por fibras
(2013) Helbig, Daniel; Real, Mauro de Vasconcellos; Rocha, Luiz Alberto Oliveira; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André
A crescente necessidade de estruturas com propriedades mecânicas superiores impulsiona o desenvolvimento de novos tipos de materiais, dentre os quais se destacam os materiais compósitos laminados reforçados por fibras. Placas finas construídas com estes materiais possuem diversas vantagens em comparação com as fabricadas com materiais de construção mecânica convencionais como o aço: altas relações rigidez/peso e resistência/peso; alta resistência à fadiga; e excelente resistência à corrosão. Portanto, a aplicação destes elementos estruturais é cada vez mais frequente em diversas áreas da engenharia, especialmente em estruturas navais e offshore. Neste contexto, o presente trabalho analisa numericamente o comportamento mecânico de placas finas fabricadas com diferentes tipos de materiais compósitos (Vidro-E / Epóxi, Boro / Epóxi, Tecido de Vidro / Epóxi e Boro / Alumínio) em comparação com o comportamento mecânico de uma placa de Aço. Os resultados mostraram que é possível obter com uma placa de material compósito reforçado por fibras um comportamento mecânico semelhante, ou até melhor, que o de uma placa de aço.
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Análise numérica não-linear de painéis com enrijecedores sob flambagem
(2015) Rackow, Patrícia Borges; Real, Mauro de Vasconcellos; Isoldi, Liércio André
Estruturas navais e offshore são constituídas, basicamente, de painéis enrijecidos. Quando submetidos a carregamentos compressivos, surge a preocupação em relação ao comportamento desses sob flambagem. O fenômeno da flambagem ocorre em componentes estruturais esbeltos que, quando submetidas à compressão axial, após atingida a carga crítica, sofrem uma deflexão transversal. Esses elementos sob flambagem podem perder sua estabilidade sem que o material tenha atingido sua tensão de escoamento. O objetivo do presente trabalho é realizar, através da análise numérica não-linear de painéis enrijecidos, um estudo paramétrico para avaliar o efeito da variação da espessura da chapa, espessura da alma do enrijecedor e espessura do flange do enrijecedor, individualmente e em conjunto, na resistência à flambagem dos mesmos. Para isto, foi considerado um painel base constituído por uma chapa plana e seis reforços longitudinais no formato de ângulo. Este estudo foi feito através de um modelo computacional desenvolvido no software ANSYS®, o qual se baseia no Método dos Elementos Finitos (MEF). Os resultados mostram que o parâmetro cuja variação mais influencia a determinação da resistência à flambagem dos painéis é a espessura da chapa, seguida da espessura da alma do enrijecedor. A variação da espessura do flange do enrijecedor pouco influi no valor da carga última de flambagem. Através dos estudos realizados neste trabalho, concluiu-se que é de extrema importância para o desenvolvimento da indústria naval e offshore o estudo do comportamento de painéis enrijecidos sem negligenciar os efeitos da flambagem, visto que estas peças são a base da estrutura de navios e plataformas.
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Análise probabilística de estruturas portuárias reforçadas com compósitos de fibras de carbono
(2013) Pinheiro, Leandro Candido de Lemos; Real, Mauro de Vasconcellos
O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo para a análise da confiabilidade de vigas de concreto armado reforçadas, localizadas em ambientes marítimos, onde o processo de deterioração se da de forma mais agressiva. Este modelo foi desenvolvido a partir da utilização conjunta do método de simulação de Monte Carlo e do método trilinear para a determinação da capacidade resistente das vigas. Foi escolhida, para a análise da confiabilidade, uma viga localizada no terminal de containers TECON da cidade de Rio Grande - RS. Desta forma, foi considerado que as armaduras tracionadas de flexão sofreram reduções de 25%, 33% e 50% na sua área da seção transversal, sendo, então, feita uma análise da segurança estrutural remanescente. Para o projeto de recuperação da viga danificada, estão apresentados os procedimentos do Bulletin 14 da fédération internationale du béton (fib) para o dimensionamento de sistemas de reforço com material compósito colado externamente à estrutura. Assim, a confiabilidade da viga recuperada pôde ser estimada e comparada à confiabilidade da viga original. Buscando uma análise da influência da carga acidental na confiabilidade, todas as simulações foram realizadas considerando um coeficiente de variação da carga acidental de 10%, 15% e 20%. As análises probabilísticas através do método de simulação de Monte Carlo usando modelo trilinear simplificado mostraram que a viga estudada em sua forma original apresentava um bom nível de segurança. Entretanto, danos nas armaduras tracionadas de flexão fizeram com que a confiabilidade caísse para níveis inaceitáveis. Como solução, o projeto de recuperação estrutural de acordo com o Bulletin 14 da fib fez com que a confiabilidade da viga recuperada fosse reestabelecida em parte quando comparada com a viga original. Mesmo sendo recuperado apenas em parte, o valor do índice de confiabilidade da viga recuperada ficou acima de valores mínimos de referência.
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Análise probabilística do esforço de amarração em estruturas portuárias
(2017) Florencio, Pedro Henrique Sanches; Real, Mauro de Vasconcellos
O objetivo deste trabalho consiste na comparação dos esforços de amarração segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas, Norma Brasileira Registrada extinta 9782:1987 - Ações em Estruturas Portuárias, Marítimas ou Fluviais, Normatização Britânica 6349-1:2000 Parte 1: Código de Prática para critérios gerais (British Standard 6349-1:2000 Part 1: Code of practice for general criteria), com última correção realizada no dia 24 de Julho de 2003, onde o Reino Unido é o país de origem, e por fim, o Critério Unificado de Facilidades 4-159-03:2005 Projeto: Amarração (Unified Facilities Criteria 4-159-03:2005 Design: Mooring), com última correção realizada no dia 23 de Junho de 2016, sendo a norma proveniente do Estados Unidos da América. A comparação é realizada para o estudo de caso do Terminal de Contêineres do Porto do Rio Grande – TECON, e foi separada em duas etapas. A primeira etapa consiste na aplicação do Método de Monte Carlo para todas as normativas de modo a obter os esforços transversais, longitudinais e resultantes de cálculo, analisando por meio de parâmetros estatísticos os resultados obtidos. Já a segunda etapa, consiste na verificação da confiabilidade das normativas perante os valores de projetos calculados, analisando a probabilidade dos valores calculados (denotados por pontos de projeto) serem excedidos. Os resultados obtidos demonstram variações nos esforços longitudinais, transversais e resultantes perante as normativas estudadas, onde na análise dos esforços resultantes a norma Brasileira (NBR 9782,1987) apresenta o maior valor obtido por meio do Método de Monte Carlo, seguida pela norma Britânica (BS 6349-1:2000) e Americana (UFC 4-159-03:2005), tendo estas duas últimas normas citadas valores muito próximos. Porém, apesar de apresentar o maior valor, a norma Brasileira possui no geral uma probabilidade de falha maior, seguida pelas normas Britânica e Americana, o que torna a norma Americana para os esforços resultantes a mais confiável dentre todas para o referido estudo de caso. Em relação a comparação entre os pontos de projeto e valores obtidos segundo o Método de Monte Carlo, os esforços resultantes apresentam probabilidade de falha para as normas Brasileira, Britânica e Americana iguais a 3,6292%, 5,0968% e 3,1330% respectivamente.
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Análise probabilística do esforço de atracação em estruturas portuárias
(2018) Finato, Felipe da Silva; Real, Mauro de Vasconcellos
O objetivo deste trabalho consiste na comparação dos esforços de atracação segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas, Norma Brasileira Registrada extinta 9782:1987 - Ações em Estruturas Portuárias, Marítimas ou Fluviais, Normatização Britânica 6349-4:2014 Parte 4: Código de Prática para projeto de sistemas de defensa e amarração (British Standard 6349-4:2014 Part 4: Code of practice for design of fendering and mooring systems), com última correção realizada no dia 30 de Junho de 2014, onde o Reino Unido é o país de origem, Normatização Espanhola ROM 0.2-90 – Ações na concepção de obras marítimas e portuárias (actions in the design of maritime and harbour works), com sua última atualização feita em maio de 1994 e por fim, a Norma Alemã EUA 2012 – Recomendações do “comitê para estruturas portuárias e hidrovias” (Recomendations of the "committe for waterfront structures harbours and waterways"), com sua última atualização em outubro de 2012. A comparação é realizada para o estudo de caso do Terminal de Contêineres do Porto do Rio Grande – TECON, e foi separada em duas etapas. A primeira etapa consiste na aplicação do Método de Monte Carlo para todas as normativas de modo a obter a energia de atracação de cálculo, analisando por meio de parâmetros estatísticos os resultados obtidos. Já a segunda etapa, consiste na verificação da confiabilidade das normativas perante os valores de projetos calculados, analisando a probabilidade dos valores calculados (denotados por pontos de projeto) serem excedidos. Os resultados obtidos demonstram uma variação muito pequena perante as normativas estudadas, onde na análise das energias obtidas a menor confiabilidade, obtido por meio do Método de Monte Carlo, é pela norma brasileira (NBR 9782,1987), contendo uma probabilidade de falha maior que as demais, e a melhor confiabilidade se dá através da norma Alemã, com menor probabilidade de falha, segundo o método de Monte Carlo, se comparado com os pontos de projeto encontrados.
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Análise probabilística dos esforços nas estacas de um cais de contêineres de paramento aberto
(2017) Ribeiro, Bolívar Zanella; Real, Mauro de Vasconcellos
O presente trabalho consiste na análise probabilística das cargas axiais das estacas de um cais de contêineres de paramento aberto. A análise parte do modelo de um cais de contêineres já existente e busca principalmente avaliar as solicitações máximas por estaca e sua distribuição de probabilidade, com base nos dados estatísticos obtidos. A solução do modelo é feita através do método dos elementos finitos e a análise probabilística é realizada através do método de Monte Carlo, com uma amostragem por Hipercubo Latino, ambos realizados com o auxílio do software ANSYS. Paralelamente, busca-se aprimorar o modelo, principalmente no que diz respeito à aplicação da sobrecarga com relação à distribuição e variabilidade desta ação. Após a aplicação da metodologia proposta a cinquenta e duas combinações diferentes de ações, divididas em seis grupos, o estudo gerou dois conjuntos de resultados: um para o modelo onde a sobrecarga foi mantida com uma distribuição Normal, onde o valor dos esforços axiais de cada estaca e os parâmetros estatísticos associados a estes valores foi analisado e comparado com os resultados apresentados em Ramos (2016); e outro conjunto de resultados em que a sobrecarga foi aplicada com uma distribuição Beta, onde os esforços axiais individuais das estacas foram novamente comparados com os resultados obtidos anteriormente. O estudo mostrou que a análise dos resultados individuais das estacas levou a uma aproximação mais fiel e detalhada do comportamento da estrutura no que diz respeito à distribuição de probabilidade dos esforços axiais, como, por exemplo, o fato de que os valores médios nem sempre conduzem aos valores extremos de tração e compressão nas estacas. Além disso, as alterações efetuadas no modelo probabilístico resultaram em esforços de compressão mais intensos, com os esforços mais elevados sendo observados na ocorrência de ventos extremos atuando sobre dois navios amarrados. Também observou-se que o Teorema do Limite Central não se verifica nos novos resultados, uma vez que a sobrecarga é predominante em relação aos outros carregamentos nas estacas comprimidas.
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Análise probabilística dos esforços nas fundações de um cais de contêineres
(2016) Ramos, André Pereira; Real, Mauro de Vasconcellos
Diversos fatores contribuíram para que as estruturas portuárias adquirissem uma elevada importância no bem-estar social e econômico dos países, fazendo com que o contínuo estudo e aprimoramento das técnicas de projeto e construção dessas estruturas seja um tema muito relevante dentro da engenharia. Destaca-se nesse contexto a teoria da confiabilidade estrutural, a qual visa assegurar que as estruturas irão desempenhar suas finalidades dentro das condições necessárias de segurança e funcionalidade. Em face a isso, no presente trabalho é apresentada uma análise estrutural probabilística de um cais de contêineres de paramento aberto, tendo como objetivo a obtenção dos parâmetros estatísticos e distribuições de probabilidade dos esforços nas fundações da referida estrutura, fornecendo assim subsídios para futuras análises de confiabilidade estrutural. Também foram efetuadas comparações entre os resultados obtidos para as 52 combinações de carregamentos analisadas, verificando-se aquelas que conduzem aos esforços axiais máximos e mínimos nas estacas da estrutura. Para execução das análises probabilísticas aplicou-se o método de simulações de Monte Carlo combinado a um modelo estrutural em elementos finitos, sendo as variáveis de entrada nas simulações os parâmetros referentes aos carregamentos externos atuantes na estrutura, e as variáveis de saída os esforços internos no topo das estacas. Sendo os esforços axiais governantes no dimensionamento das fundações de cais portuários de paramento aberto, tais esforços foram as principais saídas das análises probabilísticas, tendo sido considerados também os momentos e forças cortantes no topo das estacas mais carregadas axialmente. Tanto o modelo em elementos finitos como as simulações de Monte Carlo foram realizados no software ANSYS, em suas interfaces Mechanical APDL e Probabilistic Design System, respectivamente, enquanto que o tratamento dos dados obtidos nas análises foi executado no software Matlab. Além da obtenção dos parâmetros estatísticos e distribuições de probabilidade dos esforços axiais máximos e mínimos no topo das estacas e dos momentos e esforços cortantes associados a esses, verificou-se que combinações de carregamentos com ventos extremos atuando sobre duas embarcações amarradas ao mesmo módulo estrutural conduzem tanto às compressões quanto às trações mais intensas nas fundações da estrutura. Verificou-se também que os valores médios mais intensos se referem às distribuições das máximas compressões, enquanto que as maiores variabilidades são verificadas para as distribuições das máximas trações.
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Aplicação dos métodos FORM e Monte Carlo na avaliação da confiabilidade de vigas de concreto armado recuperadas com PRFC
(2010) Lopes, Paulo André Menezes; Real, Mauro de Vasconcellos
As estruturas de concreto armado situadas em zonas marítimas ou portuárias estão inseridas em um ambiente altamente agressivo, que pode levar a corrosão da armadura de aço comprometendo o seu desempenho, ou mesmo causando ruína da estrutura. No contexto da recuperação de estruturas de concreto armado deterioradas, entre as técnicas mais utilizadas destaca-se o uso de Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono (PRFC). Assim, neste trabalho é feita a avaliação da confiabilidade de vigas em CA recuperadas via utilização de lâminas de PRF. Para efeitos comparativos, os níveis de confiabilidade implícitos para as vigas intactas e vigas danificadas também foram verificados. A avaliação da resistência da seção de concreto reforçada com PRF é feita através do programa MRFLEX. Os índices de confiabilidade são obtidos utilizando os métodos FORM e Monte Carlo.