Formulação numérica-computacional para análise linear estática e dinâmica de cascas de espessura variável.
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Data
2020
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Resumo
Na arquitetura a relação forma-estrutura poucas vezes é projetada paralelamente, isto é,
arquiteto e engenheiro trabalham independentemente, porém nem sempre deve ser assim.
Alguns sistemas estruturais exigem uma colaboração mútua, tal o caso das estruturas de
superfície ativa dentro das quais encontram-se as cascas. As cascas são sistemas ideais na
otimização de recurso, cobrindo grandes vãos com pouco material, mas tanto a sua
complexidade de análise como construtiva tem deixando-as de lado na consideração de resposta
estrutural-arquitetônica. Neste trabalho realiza-se a formulação e implementação de um
elemento finito de casca curvo, procurando uma melhor resposta do que o elemento plano, os
quais têm sido bastante utilizados na análise de cascas, exigindo uma discretização muito
refinada para se aproximar à geometria da superfície curva e fornecer bons resultados. Na
implementação do elemento utiliza-se o programa FEMOOP desenvolvido na PUC-RJ. Nesse
programa já existem vários elementos, inclusive um elemento plano para a análise de cascas,
que são implementados como classes derivadas da classe base chamada cElement. Nesse
trabalho é implementada uma nova classe derivada. Considera-se um elemento solido
tridimensional degenerado, restrito ao comportamento de uma casca fina sob as hipóteses de
Reissner Mindlin. Este elemento é representado como um elemento lagrangeano quadrilateral
curvo isoparamétrico de nove nós com cinco graus de liberdade por nó, empregando-se uma
interpolação linear na espessura e uma interpolação quadrática nos lados do elemento. Na
avaliação do elemento analisaram-se estruturas de casca de espessura constate e espessura
variável. Os resultados dos primeiros exemplos foram comparados com outros autores, porém
no segundo caso, as respostas foram contrastadas com respostas obtidas no programa comercial
SAP2000 (elemento Shell). Em termos de aplicabilidade do elemento implementado
analisaram-se duas passarelas de pedestre apoiadas sobre estruturas curvas, procurando com a
modificação na espessura da casca, garantir o melhor comportamento da estrutura sob ações
dinâmica referente a atividades rítmicas.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Cascas - engenharia, Placas e cascas elásticas, Cascas de concreto
Citação
BECERRA, Humberto Cardona. Formulação numérica-computacional para análise linear estática e dinâmica de cascas de espessura variável. 2020. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2020.