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Dissertação de mestrado em Engenharia Civil, A indústria da construção é caracterizada pela sua intensa atividade a nível global, o que tem implicações negativas no meio ambiente que resultam em parte dos materiais utilizados, nomeadamente o aço e o betão. Estima-se que a indústria da construção venha a crescer ainda mais nos próximos anos tornando-se necessário adotar praticas que garantam a utilização dos recursos naturais de forma mais sustentável. Os pavimentos mistos em aço e betão são uma solução construtiva que utiliza uma chapa colaborante sobre a qual se coloca a camada de betão. Este sistema estrutural atua de modo eficiente, ficando a chapa sujeita a esforços de tração e o betão a esforços de compressão. O sistema utiliza uma menor quantidade de material resultando em estruturas mais leves, e para além disso, dispensa a utilização de cofragem,sendo uma solução que requer pouco tempo para ser implementada. O presente trabalho foca-se no estudo de dois sistemas de conexão com características inovadoras a aplicar num sistema de construtivo para pavimentos mistos que apresenta também características inovadoras. O sistema construtivo é constituído por perfis enformados a frio de tipo C que se associam entre si formando uma secção em U que é preenchida com betão aproveitando a altura das lajes para criar a camada de compressão. Com o objetivo de estudar a contribuição dos sistemas de conexão propostos, é desenvolvida uma campanha experimental composta por ensaios do tipo push-out, que é complementada com a análise numérica dos modelos ensaiados. Para tal, foi desenhado um modelo de provete do tipo push-out tendo em conta o tipo de ligação entre o betão e o aço existente no sistema de viga mista proposto. Com base neste foram testados vários provetes de modo a estudar a influência de diferentes fatores na ligação entre os materiais., The construction industry is characterized by its intense activity at a global level which has negative implications for the environment that result in part of the materials used, namely steel and concrete. It is estimated that the construction industry will grow even more in the coming years, making it necessary to adopt practices that guarantee the use of natural resources in a sustainable way. The composite floors in steel and concrete are a constructive solution that uses a corrugated steel sheet where the concrete is poured. This structural system works efficiently as the steel sheet is subjected to tensile stresses and the concrete to compressive stresses. The system uses a smaller amount of material, resulting in lighter structures, and in addition, it does not require the use of formwork, being a solution that requires little time to be implemented. The present work focuses on the study of two connection systems with innovative characteristics to be applied in a construction system for mixed floors that also presents innovative characteristics. The construction system consists of cold-formed C-type profiles that are joined together forming a U-shaped section that is filled with concrete, taking advantage of the height of the slabs to create a compression layer. In order to study the contribution of the proposed connection systems, an experimental campaign consisting of push-out tests which is complemented with the numerical analysis of the tested models. To this end, a push-out specimen model was designed considering the type of connection between the concrete and the steel existing in the proposed mixed beam system. Based on this, several specimens were tested in order to study the influence of different factors on the connection between the materials.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The slim floor systems are characterized by partially encased beam, usually asymmetrical steel profile, configuring a partially encased composite beam. This research aims to evaluate the structural behavior of partially encased composite beams with concrete hollow core slabs and steel cellular profile, under flexural condition. The main aspects evaluated were the flexural strength and failure modes. Numerical modeling of 46 partially encased composite beams under bending tests was developed in ABAQUS® software. Numerical models and procedures were validated from experimental tests of partially encased composite beams in slim floor systems published by several researchers. The main parameters evaluated were the diameter of the reinforcing bars, steel web and flange thicknesses, diameter and number of web openings in cellular profile, concrete topping thickness and the width of the slab. The numerical study revealed the contribution of reinforcing bar in the resistance of the steel-concrete shear connection and consequent increase of the bending resistance. The increase of the steel web and flanges thickness resulted in a significant increase in the strength capacity of the composite beam and reduced values of web thickness compromise the section capacity. The increase in the width of the slab and concrete topping thickness, the composite section presented increased strength and stiffness. Increasing the diameter of the web openings significantly reduced the stiffness and strength of the composite beam. In addition to the numerical program, an initial analytical model was developed to determine the bending moment. The results of the numerical analysis were compared with the equation proposed to determine the bending moment. The analytical model demonstrated coherence and satisfactory correlation with numerical results, and efficiency of the infill concrete in circular openings in the encased steel beam as a shear connector. Os pisos mistos de pequena altura se caracterizam pelo embutimento da laje na altura do perfil de aço, usualmente assimétrico, configurando uma viga mista parcialmente revestida. Neste estudo, o objetivo foi avaliar o comportamento estrutural de vigas mistas parcialmente revestidas formadas por lajes alveolares de concreto e perfil celular de aço, submetidas à flexão. Os principais aspectos avaliados foram a capacidade resistente à flexão e modos de falha. Para isso, modelagens numéricas de 46 vigas mistas parcialmente revestidas sob flexão em quatro pontos foram desenvolvidas no pacote computacional ABAQUS®. Os modelos numéricos foram validados utilizando resultados experimentais disponíveis na literatura. Os principais parâmetros avaliados foram o diâmetro da barra transversal, espessuras das mesas e alma, diâmetro e quantidade de aberturas na alma do perfil celular, espessura da capa estrutural e a largura da laje. Uma das revelações do estudo numérico foi que a barra transversal imersa no concreto contribui na capacidade resistente da conexão aço-concreto e consequente aumento da capacidade resistente à flexão. O aumento da espessura das mesas e alma resultou em acréscimo significativo da capacidade resistente da viga mista e valores reduzidos de espessura da alma comprometem a capacidade da seção. Com o aumento da largura da laje e da espessura da capa estrutural, a seção mista apresentou maior rigidez e capacidade resistente. O aumento do diâmetro das aberturas do perfil celular reduziu a rigidez de forma significativa e a capacidade resistente da viga mista. Além do programa numérico, foi desenvolvido um modelo analítico inicial, para determinação do momento resistente. Os resultados da análise numérica foram comparados com a equação proposta para determinação do momento resistente. O modelo analítico demonstrou coerência e boa correlação com os resultados numéricos, com eficiência do concreto passante nas aberturas do perfil celular como conector de cisalhamento.

Métodos de simulação numérica estão entre as mais usadas técnicas para calcular a resposta estocástica de sistemas de engenharia sujeitos a vibrações aleatórias. Em várias situações práticas os sistemas precisam ser integrados sobre longos intervalos de tempo e um grande número de amostras de trajetórias precisam ser geradas para encontrar as quantidades de interesse. Nessas circunstâncias, os métodos convencionais usualmente apresentam comportamento explosivo e sua implementação demanda muito esforço computacional. Neste trabalho propõe-se um novo método para a simulação de uma classe de sistemas vibratórios estocásticos. Trata-se de um método simplificado de convergência fraca que precisa basicamente de uma variável aleatória discreta de três pontos e do cálculo da exponencial de uma matriz por cada passo de integração para sua implementação. Demonstra-se que o método reproduz as mesmas propriedades estatísticas que caracterizam a solução exata da equação linearizada associada ao sistema em questão. Isso faz do método uma ferramenta eficiente para simulações de prazo longo. Experimentos numéricos são implementados para ilustrar a performance prática do método. Numerical simulation methods are among the most used techniques to evaluate the stochastic response of engineering systems subject to random excitations. In many practical situations the system should be integrated over long time intervals and a large number of sample trajectories need to be generated to assess the quantities of interest. In this circumstance conventional methods usually show exploding behavior or their implementation is computationally very demanding. In this work we propose a new method for simulating a class of stochastic vibrating systems. We devise a simplified weak method needing only three-point distributed random variable and a matrix exponential calculation per timestep for its implementation. Also, we prove that it reproduces the same statistical properties that characterize the exact solution to the linearized equation associated to the underlying system. This makes the method an efficient tool for stable long term simulations. Numerical experiments are carried out to illustrate the practical performance of the method.

This article aims to evaluate the foundation behavior of a wind turbine located in northeastern Brazil. The original design of the foundation of the tower did not consider the raft-soil contact in the performance of the system. In this way, the present work proposes to consider the raft-soil contact, that is, to assume that the foundation is a piled raft and to evaluate the impact of this premise on the foundation's performance. The analyzes were carried out in two finite element software: ABAQUS and Plaxis 3D Foundation, adopting different modeling criteria for the software. The geotechnical characterization of the site was carried out through SPT soundings and back-calculations of a load test. The results obtained through ABAQUS and Plaxis 3D were in agreement, despite the particularities of modeling adopted in each software. The results showed that the raft supported more than 60% of the vertical load applied on the foundation, attesting to its importance in this case. The foundation met the stiffness and safety criteria with a certain clearance, which indicates the possibility of optimizing the system, with a reduction in the number of piles, for example. Este artículo tiene como objetivo evaluar el comportamiento de la cimentación de una turbina eólica ubicada en el noreste de Brasil. El diseño original de los cimientos de la torre no consideró el contacto entre la losa y el suelo en el rendimiento del sistema. Así, en el presente trabajo se propone considerar el contacto losa-suelo, es decir, asumir que la cimentación es una losa sobre pilotes y evaluar el impacto de esta premisa en el desempeño de la cimentación. Los análisis se realizaron utilizando dos softwares de elementos finitos: ABAQUS y Plaxis 3D Foundation, adoptando diferentes criterios de modelado. La caracterización geotécnica del sitio se llevó a cabo mediante sondeos SPT y retroanálisis de una prueba de carga. Los resultados obtenidos a través de ABAQUS y Plaxis 3D coincidieron, en general, a pesar de las particularidades del modelado adoptado en cada software. Los resultados mostraron que la losa soportó más del 60% de la carga vertical aplicada a la cimentación, lo que demuestra su importancia en este caso. La cimentación cumplió con los criterios de rigidez y seguridad con un cierto espacio libre, lo que indica la posibilidad de optimizar el sistema, con una reducción del número de pilotes, por ejemplo. Este artigo tem o objetivo de avaliar o comportamento da fundação de um aerogerador situado no nordeste do Brasil. O projeto original da fundação da torre não considerou o contato radier-solo no desempenho do sistema. Dessa forma, o presente trabalho propõe considerar o contato radier-solo, ou seja, assumir que a fundação é um radier estaqueado e avaliar o impacto dessa premissa no desempenho da fundação. As análises foram realizadas por meio de dois softwares de elementos finitos: o ABAQUS e o Plaxis 3D Foundation, adotando diferentes critérios de modelagem para os softwares. A caracterização geotécnica do local foi realizada através de sondagens SPT e retroanálise de uma prova de carga. Os resultados obtidos através do ABAQUS e Plaxis 3D foram concordantes, de modo geral, apesar das particularidades de modelagem adotadas em cada software. Os resultados mostraram que o radier suportou mais de 60% da carga vertical aplicada à fundação, atestando a sua importância neste caso. A fundação atendeu aos critérios de rigidez e segurança com certa folga, o que indica a possibilidade de otimização do sistema, com a redução do número de estacas, por exemplo.

Submitted by Valdeir Alves da Silva Junior (valdeir.alves@unesp.br) on 2022-03-23T02:38:17Z No. of bitstreams: 1 ANÁLISE NUMÉRICA DA VARIAÇÃO GEOMÉTRICA EM BLOCOS DE CONCRETO.pdf: 10324321 bytes, checksum: c9fe55aabaf1f88cb104bede4eedf6b9 (MD5) Approved for entry into archive by Joao Josue Barbosa (joao.barbosa@unesp.br) on 2022-03-23T11:00:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_junior_va_me_ilha.pdf: 10324321 bytes, checksum: c9fe55aabaf1f88cb104bede4eedf6b9 (MD5) Made available in DSpace on 2022-03-23T11:00:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_junior_va_me_ilha.pdf: 10324321 bytes, checksum: c9fe55aabaf1f88cb104bede4eedf6b9 (MD5) Previous issue date: 2022-02-10 Esta pesquisa buscou determinar, através de análises numéricas, a influência no comportamento mecânico de blocos de concreto autoadensável, com finalidade de utilização na alvenaria estrutural, considerando variações nas geometrias dos blocos estudados. A pesquisa é composta por duas etapas, na primeira etapa as soluções numéricas foram feitas com o comportamento físico e mecânico dos materiais dentro do regime linear elástico, fase elástica. Na segunda etapa as soluções numéricas foram feitas com o comportamento físico e mecânico dos materiais considerando o comportamento plástico dos mesmos, fase plástica. As validações dos resultados foram feitas, para as duas etapas da pesquisa, obtendo convergências satisfatórias das curvas de tensão vs deformação, obtidas numericamente, e as comparando com os resultados experimentais. Os resultados experimentais foram adquiridos através de um trabalho experimental. As análises experimentais consistiram em ensaios de compressão utilizando prismas de dois blocos, de concreto autoadensável, com seis diferentes tipos de geometria e três formatos geométricos vazados: circulares, hexagonais e retangulares, de diferentes áreas líquidas. Nas análises numéricas foram simulados os ensaios de compressão, conforme ensaios experimentais, e buscando uma extrapolação, foram feitas simulações do critério de início de fissuração FS, o qual verifica uma maior ou menor probabilidade do início de fissuração nos prismas, e por último realizou-se análises lineares da relação entre os parâmetros relativo às diferentes geometrias dos blocos com as tensões desenvolvidas nos mesmos. Na segunda etapa da pesquisa as análises feitas foram, as relações de tensão deformação, e simulações dos FS, com o objetivo de encontrar, dentre as geometrias estudadas, qual apresentasse um melhor comportamento, frente as solicitações impostas aos prismas. Nesta pesquisa todas as análises foram realizadas através do método de elementos finitos, utilizando o software Ansys Workbench em sua versão 2020 R2 com licença acadêmica considerando as características físicas, geométricas e condições de contorno a partir das análises experimentais. As soluções numéricas, para as curvas de tensão vs deformação, tanto na primeira etapa quanto na segunda se mostraram com uma boa convergência quando comparadas com os resultados experimentais. Notou-se que as distribuições de tensões de tração e compressão nos blocos variam de geometria para geometria, podendo se desenvolver de formas diferentes na face externa e interna dos blocos com dimensões e geometrias diferentes. Para os resultados dos FS, as simulações considerando a plasticidade dos materiais, se apresentaram com soluções equivalentes às análises experimentais. As soluções dos FS mostraram que a área liquida do bloco não é o fator principal para maior ou menor resistência do bloco. As correlações lineares entre parâmetros mostraram que a disposição, dimensão e formato geométrico do vazado no bloco influência de formas diferentes no desenvolvimento de tensões no bloco. This research aimed to determine through numerical analysis the influence on the mechanical behavior of self-compacting concrete blocks, used in structural masonry, considering variations in the geometry of the studied blocks. The research is composed of two stages, in the first one the numerical solutions were made with the physical and mechanical behavior of the materials within the linear elastic regime, elastic phase. In the second stage, numerical solutions were made with the physical and mechanical behavior of the materials considering their plastic behavior, plastic phase. The validations of the results were carried out for both stages of the research obtaining satisfactory convergences of the stress vs strain curves, obtained numerically, and comparing them with the experimental results. Experimental results were acquired through experimental work. The experimental analyzes consisted of compression tests using two-block prisms made of self compacting concrete with six different types of geometry and three hollow geometric shapes: circular, hexagonal and rectangular, with different liquid areas. In the numerical analysis the compression tests were simulated according to experimental tests, and seeking an extrapolation, simulations of the cracking initiation criterion FS were performed, which verifies a greater or lesser probability of the beginning of cracking in prisms, and finally was performed linear analysis of the relation between the parameters related to the different block geometries with the stresses developed in them. In the second stage of the research, the analyzes performed were stress-strain relations and FS simulations, with the aim of finding, among the studied geometries, which one presented a better behavior for geometrical variation in face of the demands imposed on the prisms. In this research all analyzes were performed using the finite element method, using the Ansys Workbench software in its 2020 R2 version with academic license considering the physical, geometric and boundary conditions from the experimental analyses. The numerical solutions for the stress vs strain curves, both the first and second stages of the analyzes showed good convergence when compared to the experimental results. It was noted that the tensile and compression stress distributions in blocks vary from geometry to geometry, and may develop in different ways on the external and internal face of blocks with different dimensions and geometries. For the SF results, the simulations considering the plasticity of the materials presented themselves with solutions equivalent to the experimental analyzes. The FS solutions showed that the net area of the block is not the main factor for greater or lesser block resistance. The linear correlations between parameters showed that the arrangement, dimension and geometric shape of the hollow in the block influence, in different ways, the stress development in the block.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O Cálculo de ordem arbitrária, conhecido como Cálculo Fracionário, possui aplicações em inúmeras áreas, como engenharia, física e biologia. Ao contrário do Cálculo de ordem inteira, que é local, os operadores que estudamos no Cálculo de ordem não inteira são não locais. Assim, incluem a possibilidade de considerar a memória do fenômeno estudado, isto é, a dependência de estágios anteriores. Porém, sua imensa aplicabilidade coexiste com a dificuldade de uma teoria unificada e coerente. Neste trabalho, estudamos aplicações do Cálculo de ordem arbitrária a modelos tipo SIR. Procuramos estabelecer algumas bases, tanto de Cálculo Fracionário quanto do modelo SIR tal qual foi originalmente construído e, assim, discutimos as principais dificuldades na utilização de um modelo SIR de ordem arbitrária. Também revisamos a construção de um modelo não usual, onde as derivadas de ordem arbitrária surgem de maneira epidemiologicamente significativa a partir da dependência do tempo desde a infecção na infectividade e na remoção, aliada à utilização das funções de Mittag-Leffler. Em ambos os casos, estudamos pontos de equilíbrio, positividade e outras questões de relevância, como o significado dos parâmetros. Alguns desses estudos foram realizados de maneira original. Os modelos apresentados foram também analisados de forma numérica, através de implementação no MATLAB. Finalmente, propomos extensões do modelo construído, no que diz respeito à possibilidade de representação de ondas: infectividade oscilatória, compartimento de quarentena e dinâmica da imitação (comportamento humano). As extensões foram propostas de forma que o significado da construção fosse mantido, sendo também analisadas numericamente e comparadas, ainda, a alguns dados reais da pandemia de COVID-19. The arbitrary order Calculus, known as Fractional Calculus, has applications in numerous areas, such as engineering, physics, and biology. In contrast to the integer-order Calculus, which is local, the operators we are studying in the non-integer Calculus are non-local. So, they include the possibility of considering the memory of the studied phenomenon, which means, the dependence on previous stages. However, its immense applicability coexists with the difficulty of a unified and coherent theory. In this work, we studied applications of arbitrary order Calculus to SIR-type models. We aimed to establish some bases, both for Fractional Calculus and for the SIR model as it was originally built and, also, we discussed the main difficulties in using an arbitrary order SIR model. Moreover, we reviewed the construction of an unusual model, in which arbitrary order derivatives arise in an epidemiological significant way from the dependence of time since infection on infectivity and removal, allied to the use of Mittag-Leffler functions. In both cases, we studied equilibrium points, positivity, and other questions of relevance, such as the meaning of the parameters. Some of these studies were carried out in an original way. The models presented were also analyzed numerically, by MATLAB implementation. Finally, we proposed extensions of the built model, with regard to the possibility of waves representation: oscillatory infectivity, quarantine compartment, and imitation dynamic (human behavior). The extensions were proposed in such a way that the meaning of the construction is maintained and were also analyzed numerically, compared, furthermore, to some real data from the COVID-19 pandemic.

Orientadores: João Frederico da Costa Azevedo Meyer, André Krindges Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica Resumo: A presente pesquisa é mais uma contribuição para o grupo de Biomatemática da UNICAMP, em especial ao Grupo de Ecologia Matemática com foco em problemas de poluição e impactos ambientais. Esta pesquisa é mais um avanço no estudo de problemas de dispersão de poluentes com uso da Equação de Difusão-Advecção-Reação (equação do transporte) e Equação de Navier-Stokes, usando o Método dos Elementos Finitos. Nossa proposta consiste em estudar uma pluma de poluente em um trecho de 9???????? do rio Tocantins no Município de Imperatriz, Maranhão, Brasil, Localizado no sudoeste do estado. O objetivo do trabalho consiste em obter resultados numéricos confiáveis, utilizando experiências reais para obtenção de Para testes diversos e covalidações, cenários foram considerados, inclusive com parâmetros reais. Condições de fronteira variada no tempo, por ajustes de dados reais, fornecidos pela Defesa Civil do município de Imperatriz. A discretização do domínio foi realizada com o auxílio do software GMSH e as simulações performadas no Laboratório de Matemática Aplicada do Instituto de Ciências Exatas e da Terra da Universidade Federal do Mato Grosso/Campus Cuiabá, utilizando-se de um servidor de 144 GB de Ram. O termo advectivo foi modelado através da Equação de Navier Stokes e foi testado para o caso do duto cilíndrico. Desta forma, foram gerados cenários, a partir dos quais foram possíveis a realização de análises e visualização de mapas, com avaliação de bom comportamento dos parâmetros, do código e da estabilidade numérica Abstract: The present research is more a contribution for the Biomatemathics at group UNICAMP, specially Group of Mathematical Ecology with attention in problem of pollution and enviromental pact.This research is more an advance in study of problems of dispersion of 'pollutants with use of advection and reaction diffusion equation ( transport equation) and equation of Navier - Stokes, using the Finite Element Methods. Our proporsal consist to study a pollutant pluma in a stretch of 9???????? of river Tocantins in city of Imperatriz, Maranhão, Brasil.Localized at southwest of the state. The Objective of the work consist in obtain confiable numerical results, using real experiences for obtain for tests several and covalidations, scenario were real paramenters. Condittion of boundary varying in time, by adjustment of real datas, varied by the defense civil of city of Imperatriz. The domain discretization be realized with the support of the sotware GMSH and the simulations performeds in laboratory of applied mathematical of the institute of exact and earth sciences of University Federal of Mato Grosso/Campus Cuiabá utilized a server of 144 GB of ram. The term advective modeled through Equation of Navier - Stokes and tested for the case of cylindrical duct. This way , were generated from which will were possibles the realization of analisys and maps, whit evaluation of good behavior of parameter, of code and of the numerical stablity Doutorado Matemática Aplicada Doutor em Matemática Aplicada

Os setores aeroespacial, naval e automotivo, aos poucos vêm incorporando em seus produtos e soluções estruturas compostas por painéis sanduíches, principalmente quando há necessidade de elevada rigidez e resistência mecânica, estabilidade térmica e isolamento acústico. De fato, estruturas compostas por faces finas de laminados de fibra de vidro/resina poliéster e um núcleo do tipo celular honeycomb de polipropileno estão sendo amplamente empregadas na indústria automotiva e de implementos rodoviários. O material das faces propicia elevada resistência a cargas de tração e compressão, enquanto o núcleo honeycomb polimérico aumenta o momento de inércia de área, sem aumentar consideravelmente a massa da estrutura, com elevada resistência à flexão e ao cisalhamento. Apesar dos benefícios já elencados este tipo de estrutura ainda é pouco compreendido no que tange a rigidez, cargas e modos de falha. Por este motivo, a realização de ensaios experimentais, em especial de compressão do núcleo e de flexão dos painéis sanduíches, e a elaboração de modelos numéricos são interessantes para melhor compreender o comportamento dos painéis sanduíches, assim aumentando o amparo técnico para sua maior utilização. Diante disso, está dissertação tem como objetivo principal desenvolver modelos numéricos de painéis sanduíches, constituídos de faces de tecido bidirecional de fibra de vidro do tipo E e resina poliéster e núcleo honeycomb de células circulares de polipropileno, a fim de se conhecer o comportamento deste material estrutural de grande aplicabilidade na indústria. Comparou-se os resultados numéricos com os experimentais para estes painéis sanduíches e verificou-se que os modelos gerados, tanto para compressão como para flexão em três pontos, mostraram-se eficazes em predizer o comportamento dos materiais, esta última apresentou maior influência na diferença entre as curvas experimentais e numéricas. Outra constatação foi que ao aumentar a distância entre apoios em um ensaio de flexão a carga tende a reduzir em até 42 %, além de apresentar comportamento majoritariamente elastoplástica. The aerospace, naval and automotive sectors are gradually incorporating structures composed of sandwich panels into their products and solutions, especially when there is a need for high rigidity and mechanical resistance, thermal stability and acoustic insulation. In fact, structures composed of thin faces of fiberglass/polyester resin laminates and a cellular honeycomb polypropylene core are being widely used in the automotive and road implement industry. The material of the faces provides high resistance to tensile and compressive loads, while the polymeric honeycomb core increases the area's moment of inertia, without considerably increasing the structure's mass, with high flexural and shear strength. Despite the benefits already listed, this type of structure is still poorly understood in terms of stiffness, loads and failure modes. For this reason, conducting experimental tests, in particular core compression and bending of sandwich panels, and the elaboration of numerical models are interesting to better understand the behavior of sandwich panels, thus increasing the technical support for their greater use. Therefore, this dissertation has as main objective to develop numerical models of sandwich panels, consisting of bidirectional fabric faces of E-type glass fiber and polyester resin and honeycomb core of circular polypropylene cells, in order to know the behavior of this material. structure of great applicability in the industry. The numerical results were compared with the experimental ones for these sandwich panels and it was verified that the generated models, both for compression and for bending at three points, were effective in predicting the behavior of the materials, the latter having greater influence on the difference between experimental and numerical curves. Another finding was that when increasing the distance between supports in a bending test, the load tends to reduce by up to 42%, in addition to presenting mostly elastoplastic behavior.

The Voronoi diagram is a type of decomposition of a given space into subsets in that space. The object of this work is the Voronoi’s diagram when two generating points are located at any positions on the Cartesian plane and there is a circular obstacle. This problem can be applied in the calculation of routes for robots. In case of circular obstacle, in addition to the generating points, it was necessary to create additional points for the calculation of the distance between any point P in the space considered and a generating point in the Diagram of Voronoi. In this dissertation, all point coordinates and all distances were calculated between them exactly. The function of the existing boundary between the cells was also defined. And na algorithm for its construction was presented, as well as numerical examples and figures. The notion of proximity graph was introduced and figures of the proximity graphs of the numerical examples. Pró-Reitoria de Pós-graduação da UFPB (PRPG/UFPB) O diagrama de Voronoi é um tipo de decomposição de um dado espaço em subconjuntos neste espaço. O objeto de estudo desta dissertação é o diagrama de Voronoi com dois pontos geradores quaisquer e um obstáculo circular. Este problema pode ser aplicado no cálculo de rotas para robôs. No caso do obstáculo circular, além dos pontos geradores, foi necessária a criação de pontos adicionais para o cálculo da distância entre um ponto P qualquer no espaço considerado e um ponto gerador do Diagrama de Voronoi. Nesta dissertação foram calculadas todas as coordenadas dos pontos e todas as distâncias entre os mesmos de forma exata. Também foi definida a função da fronteira existente entre as células e um algoritmo para a construção da mesma foi apresentado, assim como exemplos numéricos e figuras. Foi introduzida a noção de grafo de proximidade e foram exibidas figuras dos grafos de proximidade dos exemplos numéricos.

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2022-02-07T14:25:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Iuri Fonseca Gianini - 2021 - Completo.pdf: 6717197 bytes, checksum: 41f89904b93a47f3c87f8e51d989e29a (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-07T14:25:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Iuri Fonseca Gianini - 2021 - Completo.pdf: 6717197 bytes, checksum: 41f89904b93a47f3c87f8e51d989e29a (MD5) Previous issue date: 2021-11-04 The use of steel structures through hollow section elements has been widely used. This is because the hollow sections have more advantageous properties, such as cost reduction due to the material reduction due to the tubes' greater resistance when compared to conventional sections, aesthetic appeal, ease of assembly, and efficiency in composite structures, among other benefits. Prescriptions on the dimensioning of these connections can be verified in the ABNT NBR 16239 and Eurocode 3, part 1-8 standards, in addition to other international standards. T Bird Beak (BB) joints are a more recent type of connections, initially used in trusses with square hollow sections (SHS) with one or two of its elements rotated 45°. According to the possibility of rotation or not of the profiles that make up the connections, this model has four different types of configurations. Bird Beak joints can be used for new architectural models, which can promote bolder and more attractive works for their users without increasing the cost or weight of the set. However, these connections types are recent and need research to understand their structural behaviour better. Thus, an experimental and numerical study for the traditional and BBD (Bird beak diamond) T joints was carried out, comparing the obtained results through the deformation limit criterion and existing formulas from the technical literature. It was concluded that the results compared with the literature were not satisfactory. The numerical models were developed using the finite element program ABAQUS, where the physical and geometric nonlinearities were added to the models to obtain the overall behaviour compared with the experimental. In the end, new equations are proposed to calculate the strength of BBD joints, where the results obtained show a good correlation with the experimental and numerical models developed. The proposal is analyzed through a reliability study that confirms the effectiveness of the formulas. O uso de estruturas metálicas, por meio de elementos fabricados a partir de seções tubulares, têm sido amplamente empregado. Isto se deve ao fato das seções tubulares terem propriedades mais vantajosas, como por exemplo: redução de custo devido ao menor emprego de material por conta de maior resistência dos tubos quando comparados com seções convencionais, apelo estético, facilidade de montagem, eficiência em estruturas mistas, entre outros benefícios. Prescrições sobre o dimensionamento dessas ligações podem ser verificadas nas normas ABNT NBR 16239 e Eurocode 3, parte 1-8, além de outras normas internacionais. As ligações T Bird Beak (BB) são um tipo mais recente de ligações, inicialmente empregadas em treliças com seção tubular quadrada (SHS - Square Hollow Section) com um ou dois de seus elementos rotacionados em 45°. De acordo com a possibilidade de rotação ou não dos perfis que compõem as ligações, esse modelo possui quatro tipos diferentes de configurações. As ligações Bird Beak podem ser utilizadas para novos modelos arquitetônicos, que podem promover obras mais econômicas, ousadas e atraentes para seus usuários, sem que para isso, ocorra aumento de custos ou de peso do conjunto. Contudo, esses tipos de ligações são recentes, e necessitam de pesquisas com o intuito de obter um melhor entendimento do seu comportamento estrutural. Assim, um estudo experimental e numérico para as ligações-T tradicional e BBD (Bird beak diamond) foi realizado, comparando os resultados obtidos por meio do critério de deformação limite e com as fórmulas existentes na literatura técnica, onde se concluiu que os resultados comparados com a literatura não foram satisfatórios. Os modelos numéricos foram desenvolvidos por meio do programa de elementos finitos ABAQUS, onde as não linearidades físicas e geométricas foram inseridas aos modelos numéricos. Ao final da dissertação são propostas novas equações para o cálculo da resistência das ligações BBD, onde os resultados obtidos apresentam boa correlação com os modelos experimentais e numéricos desenvolvidos. A proposta é analisada por meio de um estudo de confiabilidade que confirma a eficácia das fórmulas.

A instabilidade lateral de vigas pré-moldadas durante as fases transitórias é um fenômeno preocupante, considerando a ocorrência de acidentes relatados na literatura técnica. Durante a fase transitória de içamento, a configuração adotada quanto ao acoplamento entre os cabos do guindaste e o elemento estrutural influencia na segurança desse procedimento, devendo ser criteriosa a definição dos equipamentos auxiliares para o manuseio. O objetivo desta pesquisa é analisar numericamente, por meio de simulações realizadas no software ANSYS, o comportamento de vigas pré-moldadas com relação à estabilidade lateral, considerando a influência do tipo e posicionamento dos equipamentos auxiliares de içamento. Foram estudadas quatro situações para a disposição do içamento: uma alça em cada extremidade da viga (sem barra rígida), consideração da barra rígida (yoke) para içamento acima da face superior da viga, duas alças posicionadas transversalmente na mesa superior (sem barra rígida) e uso de haste metálica disposta abaixo da mesa superior da viga (içamento por hastes). Essas possibilidades de vinculações do equipamento para o içamento são consideradas para três vigas, sendo uma delas simétrica transversal e longitudinalmente, outra com assimetria na seção transversal (parapeito) e a demais com seção transversal variável longitudinalmente. Os resultados mostram que o pior caso se trata do içamento por uma alça sem uso de barra rígida, pois apresentou os maiores valores de ângulo de equilíbrio e quando comparado com o uso de barra rígida, assim como já defendido pela literatura, observou-se menores valores para ângulo de equilíbrio, confirmando que o içamento mais afastado do centro de gravidade da viga é mais seguro. Em contrapartida, concluiu-se que mesmo com o içamento próximo do centro de gravidade, o uso de duas alças posicionadas transversalmente na mesa da viga apresenta os melhores resultados dentre todas as modelagens realizadas. Observou-se também que o içamento por hastes apresentou resultados a favor e contra a segurança e que o comprimento da haste é inversamente proporcional ao resultado de ângulo, sendo a posição mais favorável as mais distantes do centro de gravidade. Por fim, viu-se que em ambos os casos, a configuração do equipamento de içamento é determinante para segurança do içamento, visto que foram identificadas situações de estabilidade e instabilidade por meio da comparação com o ângulo de fissuração numérico ou analítico das estruturas. The lateral instability of precast beams during transitory phases is a worrying phenomenon, considering the occurrence of accidents reported in the technical literature. During the transitory phase of lifting, the configuration adopted for the coupling between the crane cables and the structural element influences the safety of this procedure, and the definition of auxiliary equipment for handling must be judicious. The objective of this research is to numerically analyze, through simulations carried out in ANSYS software, the behavior of precast beams in relation to lateral stability, considering the influence of the type and positioning of auxiliary lifting equipment. Four situations were studied for the lifting arrangement: a handle at each end of the beam (without rigid bar), consideration of the rigid bar (yoke) for lifting above the upper face of the beam, two handles positioned transversely on the upper table (without rigid bar ) and use of a metal rod placed below the upper table of the beam (rod lifting). These possibilities of linking the lifting equipment are considered for three beams, one of which is symmetrical transversely and longitudinally, another with asymmetry in the cross section (parapet) and the other with a longitudinally variable cross section. The results show that the worst case is the lifting by a handle without the use of a rigid bar, as it presented the highest values of equilibrium angle and when compared to the use of a rigid bar, as already defended in the literature, smaller values were observed. values for balance angle, confirming that lifting farther from the beam's center of gravity is safer. On the other hand, it was concluded that even with the lifting close to the center of gravity, the use of two handles positioned transversely on the beam table presents the best results among all the modeling carried out. It was also seen that the lifting by rods presented results for and against safety and that the rod length is inversely proportional to the angle result, with the most favorable position being the ones farthest from the center of gravity. Finally, it was seen that in both cases, the configuration of the lifting equipment is crucial for the safety of the lifting, since situations of stability and instability were identified through comparison with the numerical or analytical crack angle of the structures. Dissertação (Mestrado)

Submitted by Anna Barbara Alves Beraldine (annabarbara@unisinos.br) on 2022-02-10T13:42:33Z No. of bitstreams: 1 Fabricio Longhi Bolina_.pdf: 96018627 bytes, checksum: e40675384f1254625fba332aeb1d7ea7 (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-10T13:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fabricio Longhi Bolina_.pdf: 96018627 bytes, checksum: e40675384f1254625fba332aeb1d7ea7 (MD5) Previous issue date: 2021-06-28 Nenhuma As estruturas mistas de aço e concreto tratam-se de uma solução frequente em edifícios altos, justo onde as exigências de segurança estrutural ao incêndio são intensificadas. No caso das lajes mistas, a exposição direta da chapa perfilada metálica incorporada (steel deck) ao ambiente e a sua sensibilidade as altas temperaturas pressupõe rápida falência ao incêndio, o que tem sido contornado com a adição de armaduras suplementares. Este estudo avaliou a influência da utilização destas armaduras no desempenho ao fogo de lajes mistas. Estima-se que a substituição das armaduras positivas (AP) por negativas (AN) otimize o consumo de aço destas estruturas, pois a chapa já funciona como AP e as AN estão termicamente mais protegidas. As AN inclusive mitigam os momentos positivos solicitantes, a responsabilidade mecânica da chapa e incorpora redundância estrutural. Esta tese realizou uma análise numérica e experimental de lajes mistas estruturalmente contínuas ao incêndio. Comparou-se a influência do uso de armaduras positivas (AP) e/ou negativas (AN) na sua performance em altas temperaturas. No estudo numérico, adotouse dois critérios de análise: (C1) distribuição de temperatura em estado estacionário com aumento do carregamento aplicado ao longo do tempo, e (C2) distribuição de temperatura em estado transiente com carregamento constante no tempo. O C1 permitiu determinar a capacidade última da laje para determinada temperatura e tempo da ISO 834, enquanto que o C2 sua resistência ao fogo. A magnitude das tensões desenvolvidas foram medidas e discutidas para ambos os casos. A simulação numérica foi feita no software Abaqus. A parte experimental foi usada na calibração paramétrica dos modelos numéricos. Foram construídos 17 protótipos de lajes mistas em escala real especificadamente para o estudo, sendo 9 com dimensões de 886x4600 mm e 8 de 3000x4600 mm, avaliados a temperatura ambiente (ensaio de flexão simples de cinco pontos) e altas temperaturas (forno horizontal com a curva da ISO 834) com 18 meses de idade. Os protótipos foram testados com apoio intermediário rígido, formando 2 vãos de 2300 mm cada. Estes ensaios propiciaram 31 pontos de validação do modelo numérico proposto, creditando-o para este estudo. Como resultado, o C1 direcionou a respostas de perspectiva termomecânica, enquanto o C2 de vies termo-físico-mecânico. Claramente notou-se que o princípio de cálculo da EN 1994-1.2 e NBR 14323 fundamenta-se no C1. Entretanto, o C1 não permite identificar o incremento do estado de tensão na laje pelos efeitos térmicos, tal como a mobilização de membrana, o que só é possível no critério C2. O C2 ainda possibilita identificar as fissuras desenvolvidas no concreto e o desprendimento da chapa da laje durante o incêndio. O C2 5 mostrou resultados mais realistas, porém é mais complexo e demorado frente ao C1, pois envolve parâmetros termo-físico-mecânicos que variam no tempo, além de diversos testes para a determinação do carregamento crítico das lajes mistas. Tanto na perspectiva do C1 quanto C2 a substituição de AP por AN não foi interessante. As lajes somente com AP mostraram os melhores resultados. Retirar as AP comprometeu o momento positivo resistente, tornando-se o ponto frágil da laje ao incêndio. Nesse caso, o uso de AN foi inócuo, tornando-as sub-aproveitadas. Isso ocorreu pois o comportamento misto ao incêndio inexistiu devido ao desprendimento da chapa por volta dos primeiros 5 min de exposição às altas temperaturas. A continuidade estrutural foi, inclusive, afetada por fissuras do thermal bowing desde os primeiros 10 min. Entendeu-se necessário ajustes no método simplificado de cálculo do EN 1994-1.2 e NBR 14323, pois é baseado somente no C1. O fato motivou a proposição de novas formulações algébricas de cálculo na tentativa de incorporar simplificadamente o C2 nas equações de definição do momento resistente ao incêndio. Também se propôs uma nova metodologia para a definição das temperaturas no concreto, armaduras positivas, negativas e chapa. Uma nova tabela simplificada de definição do isolamento térmico da laje foi proposta. Composite steel and concrete structures are an interesting solution in tall buildings, just where structural fire safety design procedures are rigorous. In the case of composite steel deck and concrete slabs, the exposure of the steel decking to the environment and its sensitivity to high temperatures presupposes rapid collapse in fire conditions, which has been resolved with the addition of reinforcements. This research evaluated the influence of the use of reinforcements on the fire performance of the composite slabs. It has been estimated that the replacement of positive (AP) by negative (AN) rebars will optimize the steel consumption of these slabs, since the steel decking already works as AP and the AN is more thermally protected. The AN also mitigate the sagging bending moments and the mechanical responsibility of the steel decking in fire, and also increasing the structural redundancy. To solve the problem, a numerical and experimental analysis of composite steel decking and concrete slabs structurally continuous in fire conditions was solved. The influence of the use of positive (AP) and / or negative (AN) rebars on the fire performance was compared. The slab without reinforcement was also analyzed. Numerically, two analysis criteria were adopted: (C1) constant temperature distribution with increased load on the slab over time, and (C2) variable temperature distribution with constant load on the slab over time. The C1 allows to determine the load capacity of the slab for a given temperature and / or time of ISO 834, while C2 its fire resistance rate (FRR). The stresses and deflections in the slabs were discussed for both C1 and C2 criteria. The numerical simulation was done in Abaqus software. The experimental research was used in the parametric calibration of the numerical models. 17 full-scale prototypes of composite slabs were built: 9 with dimensions of 886x4600 mm and 8 of 3000x4600 mm, evaluated at normal (five point bending test) and high temperatures (with horizontal furnace according the ISO 834 curve) with 540 days of age. These prototypes were tested with rigid intermediate support, forming 2 spans of 2300 mm. These tests allowed the calibration of the numerical model with 31 reading points. As a result, the C1 criterion showed thermomechanical responses, while C2 thermophysical-mechanical. It was clearly noted that the design procedure of EN 1994-1.2 and NBR 14323 is based on C1. However, C1 does not allow to identify the increase in the stress state in the slab due to thermal effects, such as tensile membrane action, which is only possible in C2. The C2 also makes it possible to identify the concrete cracks and the detachment of the steel decking in fire. C2 showed more realistic results, but it is more 7 complex and time-consuming than C1, as it involves thermo-physical-mechanical parameters and several tests to define the ultimate loading of the slab at each time of ISO 834. From the C1 and C2 perspective, the replacement of AP by AN was not interesting. The slabs with only AP showed the best results. Removing the AP compromised the ultimate moments of resistance for sagging bending, that becoming the weak point of the slab in fire. In this case, the use of AN was unnecessary, becoming underutilized. This is due to the loss of composite behavior in fire conditions, caused by the detachment of the decking before the initial 30 min. C2 also showed that the slabs with AP preserved the tensile membrane action for longer. The structural continuity was even affected by the concrete cracks produced by the thermal bowing since the first 10 min. Some adjustments are needed in the simplified method of EN 1994-1.2 and NBR 14323, which is based on C1. This motivated the proposal of new formulations, in an attempt to simplify the C2 phenomenons in the fire-resistant moment equations of the standard. A new method has also been proposed for the definition of temperatures in concrete, positive and negative rebars and steel decking. A new table for the definition of the thermal insulation was presented.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The most rational behavior of steel-concrete composite beams occurs in the case of simply supported elements, in which the concrete is in compression and the steel profile in tension. However, in the continuous and semi-continuous composite beams, in regions close to supports, negative bending moment arise. In this condition, the concrete is in tension, requiring additional reinforcement, and the steel section in compression, being subject to stability phenomena. The most common stability mode in steel-concrete composite beams is Lateral Distortional Buckling (LDB). The current standard procedures verify the LDB starting from the elastic critical moment determination. And, subsequently, they use design curves, such as those derived from the SSRC (Structural Stability Research Council) or ECCS (European Convention for Constructional Steelwork), to determine the LDB strength of steel-concrete composite beams. However, the technical literature shows that the procedures used to determine the LDB elastic critical moment are limited. In addition, it appears that the use of design curves (SSRC and ECCS) proposed for the analysis of stability phenomena in steel elements, are flawed when applied to steel-concrete composite beams. Therefore, in this work, studies about the LDB behavior of steel-concrete composite beams were developed. The investigations were carried out based on the development of a numerical model using the ABAQUS software. With the numerical model properly validated, the following parameters were investigated: I-section, span under negative moment, influence of thickness and slab type, longitudinal reinforcement in the concrete slab, transversal stiffeners in the I-section web and, different distribution of negative moment. With the development of buckling analyses, the LDB elastic critical moment was analyzed, and with the development of post-buckling analyses, the LDB ultimate moment was analyzed. The results showed that the analytical procedures for determining the LDB elastic critical moment, in majority, are conservative. The same behavior was verified in relation to standard and analytical procedures about to the values of the LDB ultimate moment. Finally, with the database obtained in the numerical study, it was proposed, by means of artificial neural networks and multiple regression, analytical procedures to determine the LDB ultimate moment. O comportamento mais racional das vigas mistas de aço e concreto ocorre na circunstância de elementos bi-apoiados, em que o concreto se encontra comprimido e o perfil de aço tracionado. Entretanto, nas vigas mistas contínuas e semicontínuas, em regiões próximas a apoios, surge solicitações por momento fletor negativo. Nessa condição, o concreto encontra-se tracionado, necessitando de armaduras adicionais, e o perfil de aço comprimido, estando sujeito a fenômenos de instabilidade. O modo de instabilidade mais comum em vigas mistas de aço e concreto é a Flambagem Lateral com Distorção (FLD). Os procedimentos normativos, vigentes, verificam a FLD principiando da determinação do momento crítico elástico. E, na sequência, utilizam curvas de projeto, como as derivadas da SSRC (Structural Stability Research Council) ou ECCS (European Convention for Constructional Steelwork), para a determinação da capacidade resistente à FLD de vigas mistas de aço e concreto. Entretanto, a literatura técnica mostra que os procedimentos utilizados para a determinação do momento crítico elástico à FLD são limitados. Além disso, verifica-se que a utilização de curvas de projeto (SSRC e ECCS) propostas para análise de fenômenos de instabilidade em elementos unicamente de aço, são falhos quando aplicados a vigas mistas de aço e concreto. Portanto, nesse trabalho, foram desenvolvidos estudos a respeito do comportamento à FLD de vigas mistas de aço e concreto. As investigações foram realizadas com base no desenvolvimento de um modelo numérico por meio do software ABAQUS. Com o modelo numérico devidamente validado, os seguintes parâmetros foram investigados: seção I, vão sob momento negativo, influência da espessura e do tipo de laje, armadura longitudinal na laje de concreto, enrijecedores transversais na alma do perfil I e diferentes distribuições de momento fletor negativo. Com o desenvolvimento de análises de estabilidade elástica (buckling) analisou-se o momento crítico elástico, e com o desenvolvimento de análises de pós-flambagem (post-buckling) analisou-se o momento último à FLD. Os resultados mostraram que os procedimentos analíticos para determinação do momento crítico elástico, na grande maioria, são conservadores. O mesmo comportamento foi verificado em relação aos procedimentos normativos e analíticos em relação aos valores de momento último à FLD. Por fim, com o banco de dados obtido no estudo numérico, propôs-se, por meio de redes neurais artificiais e regressão múltipla, procedimentos analíticos para a determinação da capacidade resistente à FLD. CAPES: 88882.426448/2019-01

A perda de circulação é um fenômeno comum na indústria de petróleo e gás, caracterizada pela invasão do fluido de perfuração na formação rochosa sendo perfurada. Neste trabalho, propõe-se modelar e simular numericamente a perda de circulação causada pela presença de uma fratura discreta durante o processo de perfuração e sua respectiva obturação utilizando materiais de combate à perda. Geralmente, o fluido de perfuração possui características não newtonianas e, dessa forma, um fluido de lei de potência foi utilizado. Espera-se que o material de controle de perda, representado por partículas esféricas, seja transportado pelo fluido até a fratura e se deposite em seu interior. Para tanto, uma combinação dos modelos numéricos DDPM (dense discrete phase model) e DEM (discrete element method) foi utilizada. O problema é analisado a partir das principais variáveis de controle nominalmente, o índice de potência (0,4≤ n ≤0,6) e de consistência do fluido (0,7≤ m ≤1,3 Pa.sn), a razão entre massas específicas da partícula e do fluido (2,00≤ ρp/β ≤2,50) e seu diâmetro (0,5≤ Dp ≤0,7 mm) e da vazão no poço (0,130≤ uβ,CH,i ≤0,392 m/s). Para variáveis de resposta, foram utilizados os monitoramentos da perda de fluido através da fratura (Qfuga) e da pressão na entrada do poço (pent). Além disso, parâmetros geométricos do leito de partículas formado no interior da fratura foram analisadas: posição (hpct,i) e comprimento do leito (hpct) e preenchimento vertical da fratura (epct). Os resultados gerais indicam que, para a faixa de parâmetros estudada, o tempo de preenchimento não mostrou alterações para o índice de potência e foi menor quando da utilização de índices de consistência e velocidades de escoamento mais baixos bem como para diâmetros e razões entre massas específicas maiores. A vazão de fuga ao final do processo foi reduzida de maneira mais acentuada quando índices de consistência e velocidades menores são utilizadas, mesmo comportamento observado para diâmetros menores e razões entre massas específicas maiores. Por fim, a pressão na entrada do canal foi mais sensível ao processo de injeção sempre que um índice de potência, de consistência e velocidade menores são utilizados, bem como para diâmetros e razões entre massas específicas maiores. Isso indica que a utilização da combinação fluido não newtoniano e partículas é preferível, sempre que possível. Lost cirulation is a common problem in the oil and gas industry, defined as the fluid invasion into the formation being drilled. In this work, the mathematical modeling and numerical simulation of the lost circulation caused by the presence of a single and discrete fracture in the drilling process and its respective obturation applying lost circulation materials (LCM) are investigated. Usually, the drilling fluid presents non-Newtonian characteristics and, therefore, a power law fluid will be used in the simulations. It is expected that LCM, which is represented as spherical particles, will be carried by the fluid up to the fracture location and will deposit inside it, forming a fixed bed. For that, the Dense Discrete Phase Model (DDPM) and the Discrete Element Method (DEM) will be combined to correctly account for particle and fluid motion. The problem will be analyzed by its key control parameters, namely, power (0,4≤ n ≤0,6) and consistency index (0,7≤ m ≤1,3 Pa.sn), particle to fluid density ratio (2,00≤ ρp/β ≤2,50), diameter (0,5≤ Dp ≤0,7 mm) and the flow rate at the wellbore (0,130≤ uβ,CH,i ≤0,392 m/s). The response variables are the flow rate of fluid loss at the fracture end Qfuga and the pressure at the bottom of the wellbore (pent). Moreover, geometric characteristics of the particle bed will also be monitored: position (hpct,i), length (hpct) and vertical filling of the fracture (epct). The goal is to provide guidance for how the control parameters influence the response variables in hopes of providing more adequate parameters for the approach of lost circulation. Results show that, for the range of control parameters studied in this work, the filling time did not show significant variations for the power index and was lower when consistency index and flow velocities were also lower, as well as for higher diameters and density ratios. The flow rate fluid loss at the end of the filling process was more sharply reduced when lower consistency index and fluid velocities are employed, with the same behavior observed for bigger diameters and density ratios. Lastly, the pressure at the fractured channel inlet shows to be more sensible to the particle injection process whenever lower power, consistency index and velocity are applied along with higher density ratios and diameter. This indicate that the mixture of non-Newtonian fluid and particles should be prefferred over Newtonian fluid with particles, whenever possible.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) The present paper aims to numerically determine in the Abaqus® software, in a qualitative and quantitative way, the parameters that exert the greatest influence on the effective width of steel-concrete composite box girder bridges. These structures have advantages such as greater torsional rigidity, facilities in terms of construction and maintenance, durability and aesthetic factors. In the technical standards and in the literature, there is no specific recommendation for the calculation of the effective width in steel-concrete composite bridges with box girders and, as an alternative, the existing recommendations for I-girders are adopted. ”, The main ones being the American standard AASHTO (2017) and the European EN 1994-2-2 (2005) in addition to methods from the literature. In view of this range of procedures, there is a need for an investigation into the distribution of stresses at the interface between materials, because if the effective width is admitted incorrectly, costly or even unsafe solutions may result. For this purpose, the effective numerical width of 260 simply supported models of steel-concrete composite box girder bridges ridges of steel and concrete supported was determined, in which the study variables were the configuration of the cross section, the height of the concrete slab, the length of the span, the arrangement of elements in the cross section and the steel-concrete interaction degree. Based on the results found, expressions were proposed to calculate the effective width of steel-concrete composite box girder bridges, as well as coefficients, depending on the interaction degree, to adjust the effective width recommended by AASHTO (2017) and EN 1994-2-2 (2005) for steel-concrete composite bridges with I-girders. O presente trabalho tem o objetivo de determinar numericamente no software Abaqus®, de forma qualitativa e quantitativa, os parâmetros que exercem maior influência na largura efetiva de pontes mistas em seção caixão. Estas estruturas apresentam vantagens como maior rigidez à torção, facilidades em termos de construção e manutenção, durabilidade e fatores estéticos. Entretanto, nas normas técnicas e na literatura, não há nenhuma recomendação específica para o cálculo da largura efetiva em pontes e viadutos mistos de aço e concreto em seção caixão e, como alternativa, adota-se as recomendações existentes para vigas em perfis tipo “I”, sendo as principais a da norma americana AASHTO (2017) e da europeia EN 1994-2-2 (2005) além de métodos da literatura. Frente a essa gama de procedimentos, há a necessidade de uma investigação acerca da distribuição de tensões na interface entre os materiais, pois se a largura efetiva for admitida incorretamente, poderá resultar soluções custosas ou até mesmo inseguras. Com esse intuito, determinou-se a largura efetiva numérica de 260 modelos de pontes mistas de aço e concreto biapoiadas, nas quais as variáveis de estudo foram a configuração da seção transversal, a altura da laje, o comprimento do vão, a disposição de elementos na seção transversal e o grau de interação aço-concreto. Fundamentando-se nos resultados encontrados, foram propostas expressões para o cálculo da largura efetiva de pontes mistas de aço e concreto em seção caixão, bem como coeficientes, dependentes do grau de interação aço-concreto, para ajustar a largura efetiva recomendada pela AASHTO (2017) e pelo EN 1994-2-2 (2005) para pontes mistas de aço e concreto com vigas tipo “I”. CAPES: 88882.426430/2019-01

Submitted by Julia CTC/B (julia.vieira@uerj.br) on 2022-02-07T18:20:51Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Jessica Nogueira Castricini - 2020 - Completo.pdf: 2539861 bytes, checksum: fb2d1acac202a4f1958a99bece46b5f6 (MD5) Made available in DSpace on 2022-02-07T18:20:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Jessica Nogueira Castricini - 2020 - Completo.pdf: 2539861 bytes, checksum: fb2d1acac202a4f1958a99bece46b5f6 (MD5) Previous issue date: 2021-01-25 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Nowadays embankments on soft soils have become very common due to the increasing unavailability of soils with great resistance, especially in industrial and urban high concentration places. However, the stability evaluation of these embankments is conditioned by the choice of strength parameters, the type of analysis adopted and the model chosen. Studies carried out in the Sarapuí region reveal that the choice of compressible material parameters is variable and difficult to obtain according to the type of test, the methodology applied and the different conditions under which the tests are carried out. In addition, there are also questions of correction such as the one proposed by Ladd and Lambe (1964), and evaluation of the sensitivity of these parameters. When evaluating the type of analysis adopted, in terms of total or effective stresses, both generate different safety factor results, which causes ambiguity about the design criteria determination. These stability assessments require care in the adoption of geotechnical parameters, use of the tool to evaluate the result and knowledge of the calculation methodologies performed by each adopted resistance model. At this moment, increasingly commercial geotechnical analysis programs are available performing complex calculations and in which the input data of the parameters is simplified, being up to the designer to choose them. This present study performed the retroanalysis of the stability of the Experimental Embankment I, situated in the baixada fluminense of Rio de Janeiro near the margins of the Sarapuí River, through finite elements modeling (FEM). The analysis in total stresses provided safety factors close to the unit considering undrained strength gains due to dissipation of excess poropressure during construction. The geotechnical profile of subsoil was based on vane tests which disregarded ground-steel friction. The analyses in effective terms also justified the rupture for a 2,5 m embankment height and allowed comparing the estimates of pore pressure profiles with the results obtained in the field. This study indicated that the retroanalysis in terms of total and effective stresses provided results compatible with the embankment failure condition. It is important to emphasize the relevance of the analysis parameters choice in the reliability of any numerical analysis. Aterros sobre solos moles, hoje, têm se tornado muito usuais devido a indisponibilidade cada vez maior de solos que apresentem boa resistência, principalmente em locais de grande concentração industrial e urbana. Entretanto a avaliação da estabilidade desses aterros está condicionada à escolha dos parâmetros de resistência, ao tipo de análise adotada e ao modelo escolhido. Estudos realizados na região de Sarapuí evidenciam que a escolha dos parâmetros de um material compressível é variável e de difícil obtenção de acordo com o tipo de ensaio, metodologia aplicada e as diferentes condições de realização dos ensaios. Além disso estão associadas também questões de correção, como a proposta por Ladd e Lambe (1964), e a avaliação de sensibilidade desses parâmetros. Já quando se avalia o tipo de análise adotada, em termos de tensões totais ou efetivas, ambos geram resultados diferentes de fator de segurança, o que causa uma ambiguidade na determinação de critérios de projeto. Essas avaliações de estabilidade exigem cuidado na adoção dos parâmetros geotécnicos, na utilização da ferramenta para avaliação do resultado e no conhecimento das metodologias de cálculo adotadas por cada modelo de resistência. Há hoje, cada vez mais programas computacionais comerciais disponíveis de análise geotécnica que realizam cálculos complexos em que a entrada de dados dos parâmetros é simplificada, cabendo ao projetista a escolha dos mesmos. No presente trabalho a retroanálise da estabilidade do Aterro Experimental I, situado na baixada fluminense do Rio de Janeiro próximo as margens do Rio Sarapuí, foi realizada através de modelagem numérica em elementos finitos. As análises em tensões totais forneceram fatores de segurança próximo à unidade considerando-se ganhos de resistência não drenada devido à dissipação dos excessos de poropressão durante a construção. O perfil geotécnico do subsolo teve como base os ensaios de palheta de campo que desconsideram o atrito solo-haste. Já as análises em termos efetivos também justificaram a ruptura para uma altura de aterro de 2,5 m e permitiram confrontar as estimativas de perfis de poropressão com os resultados registrados em campo. Esse trabalho evidenciou que a retroanálise em termos de tensões totais e efetivas forneceram resultados compatíveis com a condição de ruptura do aterro. Cabe ressaltar a importância da escolha dos parâmetros de análise na confiabilidade de qualquer análise numérica.

Orientador: Maicon Ribeiro Correa Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica Resumo: Neste trabalho estudamos o Método Híbrido Primal (MHP) para a solução de um problema elíptico de segunda ordem. Focando em problemas bidimensionais, o trabalho está dividido em duas partes. Na primeira parte estudamos o MHP em sua forma original e apresentamos uma revisão dos principais resultados da literatura sobre a convergência do método em malhas afins. A partir disso, investigamos com profundidade a convergência do MHP no caso de malhas bilineares, apresentando novos resultados em termos de condições suficientes, e em alguns casos também necessárias, para a obtenção das taxas ótimas de convergência em malhas bilineares. Já na segunda parte, estudamos uma estratégia que parte da solução Híbrida Primal para obter aproximações em H(div, ?) para o fluxo. Resultados de convergência na norma L2(?) para essa estratégia são revisados e é desenvolvida a análise de convergência na norma de H(div, ?). Em particular demonstramos que, apesar da estratégia original alcançar taxas de convergência sub-ótimas em H(div, ?) para malhas bilineares, uma simples adaptação desta estratégia é capaz de recuperar as ordens ótimas de convergência Abstract: In this work we study the Primal Hybrid Method (PHM) for the approximation of a second order elliptic problem. Focusing on two-dimensional problems, the work is divided into two parts. In the first one, we study the PHM in its original form and present a review of the main results from the literature, regarding the convergence of the method in affine meshes. Then we investigate the convergence of PHM on bilinear meshes, presenting new results in terms of sufficient, and in some cases also necessary, conditions to obtain optimal convergence rates on quadrilateral meshes obtained from bilinear mappings. In the second part, we study a flux recovery strategy that, from the Primal Hybrid solution, obtains approximations in H(div, ?) for the flow. Convergence results in the L2(?) norm for this strategy are reviewed and the analysis for the convergence in H(div, ?) is developed. In particular we show that the original flux recovery strategy achieves only sub optimal convergence rates on H(div, ?) for bilinear meshes and propose a variation of this strategy, in order to recover the optimal convergence rates Mestrado Matemática Aplicada Mestre em Matemática Aplicada CNPQ 132625/2019-9

Orientadores: José Mario Martínez Pérez, Maria Aparecida Diniz Ehrhardt Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica Resumo: As equações de Saint-Venant costumam ser usadas para descrever o comportamento de fluidos em canais naturais ou artificiais; sua resolução numérica depende da caracterização geométrica do canal considerado, das condições iniciais, da inclinação do solo e do chamado Coeficiente de Manning. Este trabalho tem seu foco na vazão máxima que podemos colocar na condição de contorno nas equações de Saint-Venant quando elas são resolvidas numericamente, ou seja, queremos saber até onde é possível confiar nestas equações quando a condição de contorno sobre a vazão é modificada. Neste caso a condição de contorno é expressa pelo crescimento da vazão como função do tempo. Para tal fim, será usado um método explícito, mais exatamente um esquema difusivo tipo Lax-Friedrichs, e seguidamente, modificações na condição de contorno serão feitas, o que permitirá tirar conclusões depois de vários experimentos numéricos Abstract: Saint-Venant equations are often used to describe the behavior of fluids in natural or artificial channels; its numerical resolution depends on the geometrical characterization of the considered channel, the initial conditions, the slope of the soil and the so-called Manning Coefficient. This work focuses on the maximum flow that we can put in the boundary condition in the Saint-Venant equations when they are solved numerically, that is, we want to know how far you can rely on these equations when the boundary condition on the flow is modified. In this case the boundary condition is expressed by the flow growth as a function of time. For this purpose, an explicit method will be used, more precisely a diffusion scheme of the Lax-Friedrichs type, and then modifications to the condition of boundary will be made, which will allow conclusions to be drawn after several numerical experiments Mestrado Matemática Aplicada Mestre em Matemática Aplicada CAPES 02288/4-2014

Orientador: Carlos Henrique Daros Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: No presente trabalho, é investigado o comportamento linear elástico e viscoelástico de sólidos tridimensionais compostos por materiais gradualmente funcionais (MGFs) isotrópicos utilizando o método dos elementos de contorno (MEC). Para o MGF considerado, o módulo de elasticidade varia exponencialmente ao longo de uma, duas ou três direções e o coeficiente de Poisson é mantido constante. Com a finalidade de reproduzir o comportamento viscoelástico do material, os modelos lineares de Kelvin-Voigt e Boltzmann são incorporados na formulação do MEC. Essa metodologia é baseada nas relações constitutivas para viscoelasticidade linear, a qual evita o uso de funções de relaxação ou fluência. O caso especial de gradação exponencial é governado por uma solução fundamental que é aqui revista e implementada. Para lidar com o alto custo computacional envolvido na avaliação das funções de Green são utilizados algorítimos de processamento paralelo sobre os elementos de contorno ou sobre os subdomínios. Além disso, estudos direcionados à mecânica da fratura são desenvolvidos para os meios elásticos e viscoelásticos com a finalidade de se obter os efeitos da gradação do material e do tempo sobre os fatores de intensidade de tensão, deslocamentos de abertura da trinca e taxas de liberação de energia. As formulações são verificadas por meio de estudos de casos e comparadas com respostas analíticas, quando possível, e através de resultados numéricos obtidos na literatura ou com a utilização de software comercial de elementos finitos Abstract: In the present work, the linear elastic and viscoelastic behavior of three-dimensional solids made up of isotropic functionally graded materials (FGMs) is investigated using the boundary element method (BEM). For the FGM considered, the elastic modulus varies exponentially along with one, two, or three directions and the Poisson’s ratio is constant. In order to reproduce the material’s viscoelastic behavior, the Kelvin-Voigt and Boltzmann linear models are incorporated into BEM formulation. This approach is based on the constitutive relations for linear viscoelasticity, which avoids the use of relaxation or creep functions. The special case of material exponential gradation is governed by a fundamental solution that is reviewed and implemented herein. Processing parallel algorithms are used over boundary elements or over subdomains to overcome the high computational cost of evaluating the Green’s functions. Moreover, studies focused on fracture mechanics, considering the elastic and viscoelastic medium, are performed in order to obtain the effects of material gradation and time on the stress intensity factors (SIFs), crack opening displacements (CODs), and energy release rates (ERRs). The formulations are verified by some samples and comparisons with the corresponding analytical responses, when possible, and numerical results from literature or commercial finite element’s software Doutorado Mecânica dos Sólidos e Projeto Mecânico Doutor em Engenharia Mecânica CAPES 33003017 FAPESP 2016/23745-0

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil, Esta dissertação tem como principal objetivo estudar o comportamento à flexão de um sistema misto de aço e betão, destinado aos mercados da construção nova e da reabilitação de edifícios. Este sistema misto é composto por uma viga mista formada por perfis enformados a frio de secção em “C” e “U”, sendo preenchida por betão. A viga mista dá suporte a uma laje maciça ou mista, esta última composta por uma chapa colaborante. Este sistema não utiliza conectores metálicos discretos, sendo a transferência de esforços de corte garantida, sempre que possível, nas superfícies de contacto entre aço e betão. Desenvolveu-se uma Ferramenta de Cálculo no software Microsoft Excel com o objetivo de estudar a capacidade resistente e o comportamento do sistema misto sujeito á flexão, de acordo com os pressupostos definidos pelos Eurocódigos. Esta ferramenta permitiu a realização de uma análise paramétrica às características geométricas do perfil metálico, a altura de betão, tipo de utilização e classe de resistência dos materiais, de modo a observar a sua influência na capacidade resistente da viga mista. Posteriormente, tendo por finalidade a utilização das secções tipo otimizadas/dimensionadas pela Ferramenta de Cálculo num contexto BIM, de forma a aplicar estas secções em modelos tridimensionais destinados aos mercados da construção, elaborou-se uma ferramenta para estabelecer a troca de informação entre dois softwares, o Microsoft Excel e o Autodesk Revit. Esta interligação realizou-se recorrendo a um conjunto de scripts desenvolvidos através do programa Dynamo de modo a transferir os dados relativos às características geométricas dos sistemas mistos para um modelo 3D obtendo uma estrutura tridimensional de forma automática. Por fim, recorreu-se ao software Atena 3D, baseado no Método dos Elementos Finitos, onde foram desenvolvidos e analisados um conjunto de modelos numéricos representativos do sistema misto proposto, com variações em alguns parâmetros, relacionados com o tipo de material e características da interface aço-betão. Esses modelos foram desenvolvidos com o intuito de realizar uma análise de sensibilidade que permitisse verificar a influência de cada parâmetro na capacidade resistente da viga mista., This dissertation aims to study the flexural behaviour of a steel and concrete composite beam solution to be used in new construction and building rehabilitation markets. This composite solution gathers a lightweight beam formed by cold-formed sections with “C” and “U” shapes, that are afterwards filled by concrete. The composite beam supports a solid or a composite slab. the composite slab consists of a cold formed profiled steel deck filled with concrete. This system has no discreet connection elements, and the stress transfer is guaranteed, when possible, by the contact surfaces between steel and concrete. A Calculation Tool was developed in the Microsoft Excel software, in order to study the load capacity and the behaviour of the system when subjected to bending, following the rules defined by the Eurocodes. This tool was used to develop a parametric analysis on the geometric characteristics of the steel profile, concrete slab height, type of use and resistance class of materials, to observe the influence of each parameter on the resistant capacity of the composite beam. Subsequently, in order to use the optimized/ dimensioned type sections by the Calculation Tool in a BIM context, to apply these sections in three-dimensional models supplied to the construction markets, a tool was developed through the interconnection between two software’s, Microsoft Excel and Autodesk Revit. This interconnection was carried out using a set of advanced scripts from the Dynamo software, in order to transfer the data relating to the geometric characteristics of the composite system, to a parametrized 3D model. Finally, the Atena 3D software, which is based on the Finite Element Method, was used. A set of numerical models representative of the proposed composite system were developed and analysed. Variations in some parameters, related to the material properties and the characteristics of steel-concrete interfaces were considered and a sensitivity analysis was developed help understanding the influence of each parameter on the bending moment capacity and the longitudinal shear capacity of the composite beam.

O presente trabalho visa determinar a influência de diferentes níveis de dureza e condições microestruturais do aço AISI 4330 V nos fenômenos de difusão e aprisionamento de hidrogênio empregando uma abordagem experimental e teórica. O material é avaliado nas condições como temperada, temperada e revenida a 540 ºC e temperada e revenida a 660 ºC, permitindo que seja determinado o efeito de diferentes características microestruturais nestes fenômenos. O estudo é realizado com auxílio de caracterização microestrutural, ensaios de permeação eletroquímica de hidrogênio, análises de dessorção térmica e de extração a quente e por fusão. Os resultados são acoplados e interpretados com auxílio de um modelo numérico baseado na cinética de McNabb e Foster com variação na ocupação dos sítios aprisionadores de hidrogênio. Não é observado aprisionamento irreversível de hidrogênio em nenhuma das condições microestruturais avaliadas. Entretanto, existe uma diferença significativa entre as condições investigadas com relação ao aprisionamento reversível de hidrogênio. A capacidade de aprisionamento é maior para a condição temperada e revenida a 540 ºC e menor para a condição temperada e revenida a 660 ºC em relação à condição como temperada, as quais estão relacionadas com as características microestruturais de cada condição. Adicionalmente, as previsões obtidas a partir do modelo numérico são comparadas com abordagens analíticas usuais baseadas nas leis de Fick e no método de Choo e Lee e são criticamente discutidas. Uma diferença importante é observada no caso de maior ocupação das armadilhas, indicando que o uso de abordagens genéricas não é adequado para estes sistemas. O uso de uma abordagem mais rigorosa proporciona um melhor entendimento do fenômeno de aprisionamento e melhores estimativas de tempos de carregamento e teores de hidrogênio. This work aims to determine the influence of different hardness levels and microstructural conditions of AISI 4330 V steel on hydrogen diffusion and trapping by employing an experimental and theoretical approach. The material is evaluated in the asquenched, quenched and tempered at 540 ºC, and quenched and tempered at 660 ºC conditions, which permits to determine the effect of different microstructural features on these phenomena. This study is carried out by performing microstructural characterization, electrochemical hydrogen permeation tests, thermal desorption analysis, and hot and melt extraction. The analyses are coupled and interpreted with a numerical model based on McNabb and Foster’s kinetics with varying degrees of trap occupancy. Irreversible hydrogen trapping is not important for the microstructural conditions here evaluated. However, a significant difference in reversible trapping is observed. The hydrogen trapping capacity is higher for the steel quenched and tempered at 540 ºC and lower for the material quenched and tempered at 660 ºC in comparison with the asquenched condition, which is related to the microstructural features of each heat treatment condition. In addition, the predictions calculated by the model are critically discussed and compared with those derived from usual approaches based on analytical solutions from Fick’s laws and Choo and Lee’s method. An important difference is observed in the case of high trap occupancy, indicating that the use of general analytical methods may not be adequate in this case. The use of more rigorous analysis provides a better understanding of the trapping phenomenon and improved predictions of charging times and contents.

Orientadores: Saulo José de Castro Almeida, Isaias Vizotto Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O presente trabalho teve por objetivo apresentar uma investigação numérica sobre o comportamento estrutural de pilares de aço formado a frio de seção transversal U com enrijecedores, Sigma, I ou dois Ue, e dois Sigma, submetidos a temperaturas elevadas considerando a influência da restrição a? dilatação térmica, onde avaliaram-se os efeitos de alguns parâmetros, a saber, dimensões da seção transversal, esbeltez local e global, condições de vinculação nas extremidades, nível de força inicialmente aplicada e influência da restrição axial na temperatura crítica dos pilares. São apresentadas as calibrações dos modelos numéricos desenvolvidos utilizando o software de elementos finitos ABAQUS que tiveram como base ensaios experimentais desenvolvidos por diversos pesquisadores. De acordo com as calibrações realizadas, de modo geral, os modelos numéricos desenvolvidos são capazes de representar de forma satisfatória o comportamento dos pilares estudados em temperaturas elevadas considerando a restrição axial ao alongamento térmico. Tendo como base os modelos devidamente calibrados, foi desenvolvido um estudo paramétrico abrangendo 1296 casos visando fornecer dados suficientes para avaliação da influência dos parâmetros citados anteriormente na temperatura crítica dos pilares. Produto dessa investigação numérica foi possível identificar que a condição de apoio nas extremidades do pilar, o nível de força inicial e o nível de restrição axial são os parâmetros que mais influenciaram no desempenho dos pilares, atingindo diminuições médias da temperatura crítica de 30%, 32% e 41%, respectivamente, para perfis de seção simples e de 31%, 29% e 45% para perfis compostos. Adicionalmente, no presente trabalho avaliaram-se as resistências à compressão em temperaturas elevadas calculadas seguindo as equações do Método da Resistência Direta -MRD. Para tal fim, foram calculadas as propriedades do aço na temperatura na qual foi identificado o maior valor para a força de restrição atuante em cada um dos 1296 pilares. O presente trabalho adotou como máxima resistência à compressão em temperaturas elevadas o maior valor da força de restrição medido no pilar durante a aplicação da curva de temperatura ISO 834-1. A avaliação das resistências citadas anteriormente sugere que o MRD pode estar fornecendo valores de resistência à compressão em temperaturas elevadas superiores àquelas experimentadas por pilares de aço formado a frio com diferentes níveis de restrição à dilatação térmica. Vale a pena salientar que o presente trabalho constitui uma contribuição no processo de desenvolvimento de um método simplificado de cálculo para determinação de temperatura crítica de pilares de aço formado a frio em temperaturas elevadas considerando a restrição axial imposta pela estrutura circundante, uma vez que os resultados da investigação numérica e dos estudos paramétricos poderão ser usados como insumo e base para a construção do método supracitado Abstract: The present work aims to present a numerical investigation on the structural behavior of cold-formed steel columns with U cross section with stiffeners, Sigma, I or two Ue, and two Sigma, submitted to high temperatures considering the influence of restriction on thermal expansion, allowing to investigate the effects of some parameters: cross-sectional dimensions, local and global slenderness, binding conditions at the ends, level of initially applied force and influence of axial restriction on the critical temperature of the pillars. Calibrations of numerical models developed using ABAQUS finite element software based on experimental tests developed by several researchers are presented. According to the performance in the calibrations, in general, the numerical models developed are able to satisfactorily represent the behavior of the columns studied at high temperatures considering the axial restriction to thermal elongation. Based on calibrated models, a parametric study was developed covering 1296 cases in order to provide enough data to assess the influence of the aforementioned parameters on the critical temperature of the columns. As a result of this numerical investigation, it was possible to identify that the condition of support at the ends of the column, the level of initial force and the level of axial restraint are the parameters that most influenced the performance of the columns, reaching average critical temperature decreases of 30%, 32 % and 41%, respectively, for single section profiles and 31%, 29% and 45% for composite profiles. Additionally, the present work evaluates the compressive strengths at high temperatures calculated following the equations of the Direct Resistance Method -MRD. The properties of the steel at the temperature at which the highest value for the restraining force acting on each of the 1296 columns were identified. The present work adopted as maximum compressive strength at high temperatures the highest value of the restraint force measured on the column during the application of the ISO 834-1 temperature curve. The evaluation of the aforementioned strengths suggests that the MRD may be provide compressive strength values at elevated temperatures higher than those experienced by cold-formed steel columns with different levels of restriction to thermal expansion. It is important to highlight that the present work is a contribution in the process of developing a simplified calculation method for determining the critical temperature of cold-formed steel columns at high temperatures considering the axial constraint imposed by the surrounding structure, since the results numerical investigation and parametric studies can be used as inputs and basis for the construction of the aforementioned method Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestre em Engenharia Civil

Decision-making in relation to the mandatory changes in Higher Education involves valuing the student´s consultative engagement. In this sense, this work aims to analyze student perceptions at the beginning and at the end of an academic semester, in a Numerical Analysis course offered for differents undergraduate programs at a public university in Southern Brazil, and also observe student performances in this context. The data were generated from surveys applied at the beginning and the end of the semester, in addition to the student´s performance results.The methodological design is mixed, being qualitative for understanding the context and Quantitative data for the statistical inferences analyzed in software R. It is concluded that the development of instruments to qualify the consultative engagement of students is a complex task, however necessary for longitudinal monitoring and comparative of educacional changes implemented within the various courses offered in the analyzed institution., A tomada de decisão em relação às mudanças necessárias no Ensino Superior perpassa necessariamente pela valorização do engajamento consultivo dos discentes. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo analisar as percepções discentes no início e no final de um semestre letivo, em uma disciplina multicurso de Cálculo Numérico, ofertada em uma universidade pública no sul do Brasil e, também, observar os desempenhos discentes nesse contexto. Os dados foram gerados a partir de questionários aplicados no início e no final do semestre, além dos resultados do desempenho final dos estudantes. O desenho metodológico é misto, sendo qualitativo para compreensão dos dados contextuais e quantitativo para as inferências estatísticas analisadas no software R. Conclui-se que o desenvolvimento de instrumentos para qualificar o engajamento consultivo de discentes é uma tarefa complexa, porém necessária para o acompanhamento longitudinal e comparativo de mudanças educacionais implementadas no interior das diversas disciplinas ofertadas na instituição analisada.

Cloud provider Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) gives access to resources in the form of virtual servers, also known as instances. EC2 spot instances (SIs) offer spare computational capacity at steep discounts compared to reliable and fixed price on-demand instances. The drawback, however, is that the delay in acquiring spots can be incredible high. Moreover, SIs may not always be available as they can be reclaimed by EC2 at any given time, with a two-minute interruption notice. In this paper, we propose a multi-workflow scheduling algorithm, allied with a container migration-based mechanism, to dynamically construct and readjust virtual clusters on top of non-reserved EC2 pricing model instances. Our solution leverages recent findings on performance and behavior characteristics of EC2 spots. We conducted simulations by submitting real-life workflow applications, constrained by user-defined deadline and budget quality of service (QoS) parameters. The results indicate that our solution improves the rate of completed tasks by almost 20%, and the rate of completed workflows by at least 30%, compared with other state-of-the-art algorithms, for a worse-case scenario.

This article describes the main results of a research carried out in the course of Numerical Analysis with two groups with students from differents undergraduate degree courses (Energy, Chemistry, Production and Food Engineering and Programs in the Teaching of Mathematics and Chemistry), offered at a public university located in south of Brazil, totaling sixty-eigth students. The objective of the research was to investigate the possibilities and limitations throughout the process of implementing the Problem Based Learning (PBL) methodology. A qualitative approach is used to present the results, based on research of the pedagogical intervention type (DAMIANI, et al., 2013). During the activities, it was possible to observe that the PBL generated more dynamic classes, the problem situations provided student interest, as well as the professor-student relationship became more cooperative, with evident construction of meanings of the mathematical content explored. It it is also important to highlight some difficulties in the process, such as time management, the number of students and the adaptation of students to the new format of the classes. Este artículo describe los principales resultados de una investigación llevada a cabo en la asignatura de Análisis Numérico con dos clases conformadas por distintas carreras (Ingenierías de Energía, Química, de Producción y Alimentos y también dos Profesorados, Matemáticas y Química), oferecida en una universidad pública ubicada en el sur de Brasil, con un total de sesenta y ocho estudiantes. El objetivo de la investigación fue investigar las posibilidades y limitaciones a lo largo del proceso de implementación de la metodología del Aprendizaje Basado en Problemas (PBL). Se utiliza un enfoque de corte cualitativo para presentar los resultados, basado en la investigación de tipo intervención pedagógica (DAMIANI et al., 2013). Durante las actividades, fue posible observar que la metodología PBL generaba clases más dinámicas, las situaciones problema de carácter realístico les interesaban a los estudiantes, así como la relación profesor-alumno se volvía más cooperativa, con una construcción evidente de los significados del contenido matemático explotado. También es importante destacar algunas dificultades en el proceso, como la gestión del tempo, el número de alumnos y la adaptación de los alumnos al nuevo formato de las clases. Este artigo descreve os principais resultados de uma pesquisa realizada na disciplina de Cálculo Numérico com duas turmas de natureza multicurso (Engenharias de Energia, Química, Produção e Alimentos, Licenciaturas em Matemática e Química), ofertadas em uma universidade pública localizada no sul do Brasil, somando um total de sessenta e oito alunos. O objetivo da pesquisa foi investigar as possibilidades e as limitações ao longo do processo de implementação da metodologia da Aprendizagem Baseada em Problemas (PBL). É utilizada uma abordagem qualitativa para apresentação dos resultados, com base na pesquisa do tipo intervenção pedagógica (DAMIANI et al., 2013). Ao decorrer das atividades, foi possível observar que a PBL gerou aulas mais dinâmicas, as situações-problemas proporcionaram interesse aos alunos, bem como a relação professor-aluno se tornou mais cooperativa, havendo evidente construção de significados do conteúdo matemático explorado. É importante também destacar algumas dificuldades no processo, tais como a administração do tempo, o número de discentes e a adaptação dos alunos ao novo formato das aulas.

The present work has the purpose of studying the behavior of piles caps to support columns of complex geometry. It is evaluated if the simplified designed of columns with complex geometry, using the Strut and Tie Method, can be adopted by replacing the complex geometry of the column to a square section, a routine that is frequently used and surrounded by doubts at offices of structural engineering. Numerical analyzes were performed for three columns formats (Rectangular, L and C) and two piles caps with five and nine piles. In the analysis of the different types of geometries, it was verified that the consideration of complex geometry generated a homogeneous distribution of stresses in the piles caps, resulting a lower tension fields and consequently lower rates of reinforcement when compared with the square section equivalent. Finally, for the piles caps with complex geometry columns, it was verified that the simplification of the complex geometry column by an equivalent square section can be considered in favor of security taking into account the higher quantity of reinforcement, validating the usual routine adopted in the structural offices., El presente trabajo tiene el objetivo de estudiar el comportamiento de zapatas para soportar columnas de geometría compleja. Se evalúa si el diseño simplificado de columnas con geometría compleja, utilizando el Método de Bielas y Tirantes, puede realizarse reemplazando la geometría compleja de la columna por una sección cuadrada, una rutina utilizada frecuénteme en programas comerciales de dimensionamiento automático y rodeada de dudas en las oficinas de ingeniería estructural. Se realizaron análisis numéricos para tres formatos de columnas (Rectangular, L y C) y dos configuraciones de zapata con cinco y nueve pilotes. En el análisis de los diferentes tipos de geometrías, se verificó que la consideración de la geometría compleja generaba una distribución homogénea de tensiones en los grupos de pilotes, lo que resulta en campos de tensión más bajos y, en consecuencia, tasas de refuerzo más bajas en comparación con el equivalente de sección cuadrada. Finalmente, para las zapatas con columnas de geometría compleja, se verificó que la simplificación de la columna de geometría compleja por una sección cuadrada equivalente puede considerarse a favor de la seguridad teniendo en cuenta la mayor cantidad de refuerzo, validando la rutina habitual adoptada en las oficinas estructurales., O presente trabalho tem por objetivo estudar o comportamento de blocos de fundação sobre estacas que recebem pilares de geometria complexa. Procura-se avaliar se o dimensionamento simplificado desses casos, utilizando o Método das Bielas, pode ser feito através da substituição da geometria complexa do pilar por uma seção quadrada, rotina essa frequentemente utilizada nos programas comerciais de dimensionamento automático e cercada de grandes dúvidas nos escritórios de projetos estruturais. Para tanto, foram efetuadas análises numéricas para três formatos de pilares (Retangular, em L e em C) e duas configurações de bloco (cinco e nove estacas). Na análise dos diferentes tipos de pilares, verificou-se que a consideração de geometria complexa gerou uma distribuição mais homogênea dos esforços nos blocos de fundação, resultando em campos de tração inferiores e consequentemente em menores taxas de armadura de tração quando comparados com a seção quadrada equivalente. Finalmente, para os blocos de fundação com pilares de geometria complexa investigados, verificou-se que a simplificação da geometria complexa do pilar por uma seção quadrada equivalente pode ser considerada a favor da segurança devido a maior quantidade de armaduras necessárias, validando assim a rotina normalmente adotada de maneira rotineira nos escritórios

Orientador: Luiz Carlos de Almeida Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo Resumo: O presente trabalho analisa numericamente o comportamento estrutural de blocos de fundação apoiados sobre duas estacas. Os modelos experimentais de referência são provenientes do trabalho de Munhoz (2014). As simulações numéricas foram desenvolvidas com o emprego do programa computacional ATENA 3D, baseado no Método dos Elementos Finitos. Inicialmente é apresentada a influência de alguns parâmetros que afetam as respostas dos modelos numéricos, dentre os quais destacam-se: a condição de contorno da base das estacas e o tipo de ligação entre as estacas e o bloco. Os resultados dos modelos numéricos calibrados são comparados com os modelos experimentais de referência e as simulações numéricas bidimensionais oriundas do trabalho de Randi (2017). A comparação é feita para as cargas de ruptura, deslocamentos, deformações nas armaduras e panoramas de fissuras. As tensões nas barras da armadura longitudinal dos pilares são analisadas parametricamente sob a influência de suas seções transversais. Um estudo sobre a influência da largura do bloco nos modelos numéricos é apresentado para a verificação de possíveis modificações no comportamento estrutural desses elementos. Apresenta-se também uma análise das cargas de ruptura dos modelos numéricos em relação as cargas teóricas determinadas com base nas recomendações normativas do ACI 318 (2019), CEB-FIP MC 2010 (2010), EUROCODE 2 (2004) e NBR6118 (2014). Com base na distribuição de tensões de compressão nos modelos numéricos foi realizado um estudo para determinação das áreas das regiões nodais superiores das bielas de compressão. Os resultados obtidos permitem concluir que a distribuição de tensões nas barras das armaduras dos pilares é influenciada pela seção transversal do pilar. A largura dos blocos de fundação afeta diretamente as cargas de ruptura e a formação das bielas de compressão desses elementos estruturais. O estudo das áreas das regiões nodais permitiu a obtenção de cargas últimas teóricas mais próximas das cargas de ruptura dos modelos numéricos quando comparadas com as cargas teóricas determinadas com base nas recomendações normativas e no método clássico de Blévot e Frémy (1967). As conclusões obtidas indicam que existe a necessidade de mais estudos, experimentais e numéricos, sobre o tema em tela buscando compreender melhor os parâmetros que definem os modelos de Bielas e Tirantes utilizados no dimensionamento de blocos de fundação Abstract: This research develops a numerical analysis of the structural behaviour of two pile caps. The experimental reference models are based on the research carried out by Munhoz (2014). The numerical analyses are executed using ATENA 3D software, based on the Finite Elements Method. At first, it presents the influence of some parameters that have an effect on the numerical models¿ response, and of which stand out: the pile¿s base boundary condition and the connection type between the piles and the cap. The results obtained from the calibrated numerical models are compared to the experimental models and the two-dimensional numerical simulations from Randi¿s (2017) research. The comparison is made for the ultimate loads, displacements, reinforcement strains, and cracking panoramas. The stresses in the column reinforcement bars are parametrically analyzed under the influence of their cross-sections. A study about the caps¿ width influence on the numerical models is presented to verify the possible modifications in these elements¿ structural behaviour. An analysis of ultimate loads from numerical models concerning the theoretical loads determined by normative recommendations of ACI 318 (2019), CEB-FIP MC 2010 (2010), EUROCODE 2 (2004) e NBR 6118 (2014). Based on the distribution of compression stresses in the numerical models, a study was carried out to determine the areas of the upper nodal zones of the struts. The results obtained allow us to conclude that the column cross-section influences the column reinforcement bars¿ stress distribution. The pile caps¿ width directly affects the ultimate loads and the struts shapes of this structural element. The ultimate theoretical loads obtained by the study of the nodal zones areas were closer to the rupture loads of the numerical models when compared to the theoretical loads determined based on normative recommendations and the classic method of Blévot and Frémy (1967). The conclusions obtained indicate a need for further studies, both experimental and numerical, on the subject under discussion, to better understand the parameters that define the strut and tie models used in the design of pile caps Mestrado Estruturas e Geotécnica Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: O presente trabalho aponta um estudo sobre desempenho térmico de uma janela ventilada de vidro duplo com e sem película refletiva sob condições climáticas quentes e frias da cidade de Campinas. A janela é composta de duas placas de vidro separadas por um espaço entre elas formando um canal. Inicialmente, foi estudada a janela ventilada sem película refletiva, e logo depois foi estudada a aplicação de película nos vidros. O vidro-1 é voltado para o ambiente externo e o vidro-2 voltado para o ambiente interno. Uma película refletiva solar é fixada na superfície interna do vidro-1 para condições de clima quente, ou fixada na superfície interna do vidro-2 para condições de clima frio. Um código numérico foi construído e desenvolvido, usando o Método do Volume Finito (MVF) para discretização das equações de conservação. Considera-se a transferência de calor por condução através das placas de vidro, o mecanismo convectivo do ar contido na cavidade sob regime de fluxo laminar, assim como a troca radiativa entre as paredes. O modelo de convecção natural foi utilizado para as equações governantes do fluido newtoniano em regime de escoamento laminar. A equação de energia com difusão pura foi resolvida para a transferência de calor por condução nas paredes verticais. A troca radiativa entre as paredes foi resolvida pelo Método de Radiação Líquida (MRN). O programa é validado com resultados numéricos e experimentais disponíveis na literatura e as simulações foram feitas para cada hora de um dia representativo. Três possibilidades foram definidas para avaliar o sistema: 1-Janela ventilada de vidro duplo sem película refletiva; 2- Janela ventilada de vidro duplo com película refletiva para condição de clima quente; 3- Janela ventilada de vidro duplo com película refletiva para condição de clima frio. Conclui-se que o espaçamento ótimo para a abertura formada entre as duas folhas de vidro é b ? 3 cm e é conveniente usar o conceito proposto de janela reversível com uma película refletiva, porque para o tempo quente funcionaria perfeitamente e no tempo frio o comportamento térmico é 12% menor do que a janela sem uma película refletiva Abstract: The present work points to a study on the thermal performance of a ventilated double glass window with and without reflective film under hot and cold climatic conditions in the city of Campinas. The window is composed of two glass plates separated by a space between them forming a channel. Initially, the ventilated window without reflective film was studied, and soon afterwards, the application of film on the glasses was studied. Glass-1 is facing the external environment and glass-2 is facing the internal environment. A reflective solar film is attached to the inner surface of glass-1 for hot weather conditions, or attached to the inner surface of glass-2 for cold weather conditions. A numerical code was built and developed, using the Finite Volume Method (MVF) to discretize conservation equations. It is considered the transfer of heat by conduction through the glass plates, the convective mechanism of the air contained in the cavity under laminar flow regime, as well as the radiative exchange between the walls. The natural convection model was used for the governing equations of the Newtonian fluid in a laminar flow regime. The energy equation with pure diffusion was solved for the transfer of heat by conduction in the vertical walls. The radiative exchange between the walls was resolved by the Liquid Radiation Method (MRN). The program is validated with numerical and experimental results available in the literature and the simulations were carried out for each hour of a representative day. Three possibilities were defined to evaluate the system: 1-Double-glass ventilated window without reflective film; 2- Ventilated double glass window with reflective film for hot weather condition; 3- Ventilated double glass window with reflective film for cold weather conditions. It is concluded that the optimal spacing for the opening formed between the two glass sheets is b ? 3 cm and it is convenient to use the proposed concept of a reversible window with a reflective film, because for hot weather it would work perfectly and in cold weather the behavior thermal is 12% smaller than the window without a reflective film Doutorado Térmica e Fluídos Doutora em Engenharia Mecânica CNPQ 140702/2016-4

Orientadores: Noé Cheung, María Ángeles Arenas Vara Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A demanda do mercado por processadores eletrônicos mais possantes e velozes é crescente. Por outro lado, à medida que o seu poder de processamento aumenta, traz-se o viés da maior geração de calor podendo superaquecer e inutilizar o produto. O atual desafio é retirar calor gerado através de estruturas aletadas, ou dissipadores de calor em contato com a superfície aquecida. Neste sentido, existe uma classe de materiais denominados TIM (Thermal Interface Materials ou Materiais para Interface Térmica) inserida entre as superfícies dos dissipadores de calor e a aquecida para aprimorar o contato térmico justificado pela sua melhor afinidade com as superfícies, mensurada pela propriedade de molhamento. Ao conjunto do TIM e as superfícies unidas, denomina-se junta térmica. Com relação às ligas metálicas, tradicionalmente as ligas à base de estanho e chumbo são aplicadas por apresentarem excelente fluidez e temperaturas de tra balho ideais para compor a junta térmica. Entretanto, já existe uma preocupação globalizada sobre os efeitos adversos do chumbo sobre a saúde humana e a contaminação do meio ambiente levando a sua proibição, em muitos países, de seu uso em diversos produtos, principalmente os eletro-eletrônicos. É objetivo deste trabalho analisar a solidificação de ligas do sistema Bi-Sb e Bi-Sb-X, pouco exploradas na literatura e que são potenciais candidatas a substituir a clássica liga Sn-Pb... O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital Abstract: The market demand for faster and powerful electronic processors has been growing. On the other hand, as their processing power increases, higher heat generation is associated that can overheat and damage the product. The current challenge is to remove heat generated through heat sinks in contact with the heated surface. In this sense, there is a class of materials called TIM (Thermal Interface Materials) inserted between the heat sink and the heated surfaces to provide a better contact due to their better affinity to the surfaces, measured by wettability. The set of TIM and the joined surfaces is called the thermal joint. With respect to metal alloys, tin and lead based alloys are traditionally applied because they have excellent fluidity and ideal working temperatures to compose the thermal joint. However, there is already a global concern about the adverse effects of lead on human health and environmental contamination, leading many countries to prohibit its incorporation in several products, especially electro-electronic products. The objective of this work is analyze the solidification of Bi-Sb and Bi-Sb-X system alloys, scarcely explored in the literature with a view to replace the classic Sn-Pb alloy... The abstract is available with the full electronic document Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A mecânica da fratura estuda o comportamento das trincas visando compreender e prever a sua propagação até a fratura, com a finalidade de evitar acidentes catastróficos, pois, cerca de 80% das falhas nas indústrias ocorrem devido a fadiga que é originada por trincas. Em geral as previsões realizadas baseiam-se em modelos de referência e matemáticos. A alta complexidade dos problemas de análise de estruturas tem estimulado os engenheiros a recorrerem a métodos numéricos tais como métodos de elementos finitos, diferenças finitas ou elementos de contorno para quantificar a incerteza, visto que normalmente na prática algumas variáveis e condições do problema analisado são desconhecidas. O objetivo deste trabalho é quantificar a incerteza da propagação de trinca no modelo de McEvily via metodologia Fast Crack Bounds (FCB) proposta por Avila et al. (2016). A quantificação da incerteza consiste em obter cotas para os estimadores dos momentos estatísticos do processo estocástico “Tamanho de Trinca” usando o método FCB e simulação de Monte Carlo conjuntamente. O método FCB incide em obter cotas (funções) inferior e superior para a função tamanho de trinca, essas cotas “envelopam” a solução numérica de RungeKutta de ordem 4. As cotas são obtidas por majorações adequadas a partir do Problema de Valor Inicial (PVI) de propagação de trinca de McEvily, por meio da série de Taylor retendo o termo de segunda ordem com resto de Lagrange. Após formular matematicamente as cotas, utiliza-se o software MATLAB na execução dos algoritmos implementados para quantificar a incerteza. Os resultados gerados no MATLAB são as estimativas do primeiro e segundo momento estatístico, bem como os seus desvios e os tempos computacionais entre as cotas e a solução numérica RK4. Estes resultados teóricos são posteriormente apresentados e analisados em forma de tabelas e gráficos. The fracture mechanics studies the behavior of cracks in order to understand and predict their propagation until the fracture, in order to avoid catastrophic accidents, since about 80% of failures in industries occur due to fatigue that is caused by cracks. In general, the predictions made are based on mathematical models. The high complexity of structural analysis problems has encouraged engineers to resort to numerical methods such as finite element methods, finite differences or boundary elements to quantify the uncertainty, since normally some variables and conditions of the analyzed problem are unknown. The objective of this work is to quantify the uncertainty of crack propagation in the McEvily model via the Fast Crack Bounds (FCB) methodology proposed by Avila et al. (2016). The uncertainty quantification consists of to obtain quotas for the estimators of the statistical moments of the “Crack Size” stochastic process using the FCB method and Monte Carlo simulation. The FCB method focuses to obtain quotas lower and upper (functions) for the crack size function, these dimensions “envelop” the numerical solution of Runge-Kutta of order 4. The quotas are obtained by from the Initial Value Problem (IVP) of McEvily crack propagation, through the Taylor series retaining the second order term with Lagrange’s remainder. After to define the quotas, the MATLAB software is used to execute the implemented algorithms to quantify the uncertainty. The results generated in MATLAB are the estimates of the first and second statistical moments, as well as their deviations and the computational times between the quotas and the numerical solution RK4. These theoretical results are later presented and analyzed in the form of tables and graphs.

Petróleo Brasileiro (Petrobrás) Bombas centrífugas estão sujeitas a bruscas variações de padrões de escoamento e degradação de desempenho quando operam com escoamentos bifásicos líquido-gás. Estudos a respeito do tema são majoritariamente experimentais e focados em avaliação de desempenho, com pouca informação sobre a física do problema e raros trabalhos numéricos encontrados na literatura. Essas carências motivaram o desenvolvimento de um estudo numérico e experimental do escoamento líquido-gás em um rotor centrífugo. A modelagem matemática adotada é baseada no Modelo de Dois Fluidos e em um modelo polidisperso de múltiplos grupos dimensionais, incluindo o efeito de diversas interações interfaciais de escoamentos líquido-gás, como quebra e coalescência de bolhas. Simultaneamente, foi desenvolvido um estudo experimental através do uso de uma bancada projetada para a medição do ganho de pressão do rotor estudado, bem como técnicas para visualização e processamento de imagens dos padrões de escoamento e medição da fração volumétrica de gás de entrada. O estudo é realizado para velocidades de rotação entre 200 e 500 rpm e considera uma larga faixa de vazões de líquido e gás. Os resultados experimentais obtidos permitiram a identificação de diferentes padrões de escoamento líquido-gás no rotor, ajudando a entender como eles estão associados à degradação de desempenho e servindo como base de dados para validação do modelo numérico. Os resultados numéricos concordam bem com os obtidos experimentalmente. Eles foram explorados para entender o comportamento de diversos parâmetros do escoamento, bem como o papel de diferentes forças interfaciais no fenômeno. Essa análise revelou que diversos modelos interfaciais, normalmente desprezados em trabalhos similares da literatura, são importantes para uma boa representação dos padrões de escoamento e do desempenho do rotor sob escoamento bifásico. Por fim, um desenvolvimento mecanicista para previsão do ponto de início de surging em rotores operando com escoamentos bifásicos foi proposto. Em geral, espera-se que os resultados e discussões do trabalho possam ajudar em um melhor entendimento do fenômeno e como uma base de informação para trabalhos futuros. Centrifugal pumps are subject to sudden flow pattern variations and performance degradation when operating with two-phase gas-liquid flows. Studies about this subject are majorly experimental and focused on performance evaluation, with little information about the physical mechanisms behind the problem and rare numerical works found in literature. These needs motivated the development of a numerical and experimental study of the gas-liquid flow in a centrifugal rotor. The mathematical modeling is based on the Two-Fluid Model and a multiple-size group, polydispersed approach, including the effect of several interface interactions of gas-liquid flows, such as bubble breakup and coalescence. Simultaneously, an experimental approach to the problem is proposed by means of an experimental loop designed to measure the pressure rise through the studied rotor, as well as techniques for visualization and image processing of the flow patterns and intake gas volume fraction measurement. The study was performed for rotating speeds from 200 to 500 rpm and considers a wide range of liquid and gas flow rates. The experimental results obtained allowed the identification of different gas-liquid flow patterns in the rotor, helping to understand how they are associated with performance degradation and serving as a database to validate the numerical model. The numerical results agree well with the experimental ones. They were explored to understand the behavior of various flow parameters, as well as the role of different interface forces on the phenomenon. This analysis revealed that several interface models, which are often neglected in similar works from literature, are important for a good representation of the flow patterns and of the rotor performance under two-phase flow. Finally, a mechanistic development to predict the surging initiation point in rotors operating with two-phase flows was proposed. In general, it is expected that the results and discussions from this work could help for a better understanding of the phenomenon and as a database for future works.