This paper provides guidelines for cyclic loading bending test simulation and modal analysis of a reinforced concrete I-beam. For this purpose, experimental and numerical cyclic bending test were performed. In the experimental study, the natural frequencies of the structure in the intact and damaged states were measured. The simulation of the cyclic bending test was done with Concrete Damaged Plasticity model (CDP), implemented in Abaqus finite element software. Based on the experimental results, different constitutive models for concrete were evaluated. In order to evaluate the dynamic behavior of the structure in the numerical model, the automatic calibration of the finite element model by Genetic Algorithm (GA) was used. With the calibrated numerical model, methodologies for estimating the overall damage of the structure based on its dynamic properties were proposed. The results confirm that the well-designed numerical model is able to efficiently represent the cyclic loading bending test. In addition, the proposed global damage estimates demonstrate the coherence between numerical and experimental models.
pelo acolhimento destes maravilhosos 7 anos.Ao meu orientador, Ricardo Carrazedo, não só pelas ideias, cobranças, empenho e suporte no desenvolvimento de toda a pesquisa, mas pela amizade.A todos os professores, tanto da escola como da vida, que me auxiliaram na construção de meu conhecimento, em especial José Samuel Giongo. Aos meus colegas do Programa de Pós Graduação da Escola de Engenharia de SãoCarlos, que participaram de forma direta e indireta no desenvolvimento deste trabalho.Aos profissionais e amigos do laboratório de estruturas (LE-EESC-USP) em nome de O módulo de elasticidade do concreto é uma propriedade muito importante para o projeto estrutural. Apesar do comportamento tensão-deformação não linear do concreto, uma estimativa adequada desta propriedade é fundamental para a análise estrutural, avaliação de efeitos de segunda ordem e verificações de deslocamentos. Em especial, o módulo de elasticidade dinâmico é uma propriedade muito importante na análise de vibrações excessivas. Todavia, sua determinação é tipicamente feita a partir do módulo de elasticidade estático. Os códigos normativos usualmente apresentam equações para estimativas do módulo de elasticidade estático a partir da resistência do concreto à compressão, densidade e tipo de agregado utilizado. Logo, outra limitação de tais estimativas é a não consideração de características da zona de transição além do tipo, fração volumétrica e dimensão dos agregados empregados na mistura. Por outro lado, a teoria dos materiais compósitos multifásicos permitiu, nos últimos tempos, o avanço dos modelos de previsão das propriedades do material. Portanto, o entendimento isolado do comportamento da pasta, areia, brita, argamassa e zona de transição é importante para a previsão do comportamento do compósito concreto. Desta forma, utilizou-se do ensaio acústico para a caracterização de variadas dosagens de pasta, argamassa, rocha e concreto. Assim, foi possível investigar a correlação entre as propriedades dinâmicas do compósito concreto e sua microestrutura. Variações de parâmetros como o fator água-cimento, maturidade, presença de superplastificante e tipo de agregado graúdo utilizado na mistura impuseram variados padrões microestruturais, e estes foram avaliados frente às propriedades dinâmicas do material, em especial, ao módulo de elasticidade dinâmico. Também foi possível a constatação da interdependência microestrutural entre o módulo de elasticidade dinâmico, módulo de cisalhamento e coeficiente de amortecimento. Já o coeficiente de Poisson apresentou pouca correlação com as outras propriedades supracitadas. Finalmente fez-se a inferência sobre a precisão das estimativas para módulo de elasticidade dinâmico através das equações empíricas contidas em normas e dos modelos teóricos obtidos via formulação para materiais bifásicos. Uma curva que correlaciona o módulo de elasticidade dinâmico e estático foi proposta para a maturidade referente aos 28 dias. The modulus of elasticity of concrete is a very important property for structural design. Despite ...
The first studies on the dynamic behavior of railway lines go back to the 19th century, after the industrial revolution. Since then, numerous analytical solutions and numerical models have been developed toward understanding the dynamic response of moving loads. However, proposals that reproduce the vibrational behavior of subway lines remain challenging due to the complexity and number of variables involved. This paper presents two simplified numerical models built and validated with experimental data to simulate the subway dynamic behavior. The first simulated the vibration generation, whereas the other simulated the propagation throughout the soil. Analyses were conducted from 1/3 octave bands spectra, as in practice. The models showed the coefficient of friction of the wheel/rail contact does not impact the global level vibration significantly, and an estimation of this parameter (0.3) enabled an analysis of the attenuation conditions for the floating slab track (FST) system. The study of attenuations revealed FST stiffness changes are a more robust solution than changes in its mass. The wave soil propagation model has proved adequate in comparison to classic solutions, and a strategy for the estimate of error associated with two-dimensional (2D) simplifications is proposed. Despite the simplicity of the models, the numerical simulations fit the experimental data well, supporting simplified models that study subways, and promoting more vibration control evaluations at lower computational costs.
According to the research conducted, the asymmetric multi-storey buildings are complex and suffer from severe damage caused by increased torsional response. This paper addresses the behavior assessment of setback building with irregularity in the plan under severe seismic event such as Kobe earthquake. Using three-dimensional model, the structure is subjected to seismic waves in the three directions through ground accelerations. Nonlinear dynamic procedures have been used by means time-history analysis method. The mechanical model describes physical nonlinear behavior with damage and plasticity showing the regions of cracking propagation, mainly the columns-beams connections and the whole column as well, corroborating the weak column and strong beam concept. The slabs did not present significant failures despite indicating damage regions on the borders of the first floors.
Resumo O Concreto de ultra-alto desempenho reforçado por fibras (UHPFRC) é um novo material desenvolvido para apresentar propriedades superiores, tais como alta resistência à compressão (superior a 100 MPa), grande durabilidade, baixa permeabilidade e comportamento dúctil satisfatório. O presente artigo reporta a extensiva caracterização mecânica do UHPFRC e comparação com a referência do concreto de pós reativos (CPR). Nesse sentido, são obtidos os valores de resistência à compressão aos 28 dias (fc,28), módulo de elasticidade estático (Eci), tenacidade (T) e módulo de elasticidade dinâmico (Ed). Observou-se que o UHPFRC apresentou aumento de 1,21 e 1,5 vez respectivo à resistência e à tenacidade em relação ao CPR respectivamente. No entanto, quando comparados o módulo de elasticidade dinâmico e o módulo de elasticidade tangente inicial, tanto o CPR quanto o UHPFRC apresentaram valores similares. As fibras não colaboraram para um nível baixo de tensão, mas foram ativadas para carregamentos superiores a 30% da tensão de ruptura. O módulo de elasticidade dinâmico do UHPFRC foi monitorado até os 365 dias, quando se observou que o material apresentou ganho de 3,08 GPa (1,07 vez) em relação aos 40 dias de maturidade. Tal ganho tardio de rigidez é gerado pela adição mineral de sílica ativa. Além disso, uma lei constitutiva de compressão foi obtida para o UHPFRC e para o CPR, obtendo-se um valor de R2 = 0,992.
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