Linhas de Pesquisa: Estruturas e Materiais

Linhas de Pesquisa: Estruturas e Materiais 2017-02-07T13:39:44+00:00

Computação Gráfica Aplicada (Início 1983)

Esta linha de pesquisa visa investigar técnicas de computação gráfica aplicadas ao desenvolvimento de programas gráficos interativos para o auxílio à análise e projeto em engenharia. Especial atenção é dada aos sistemas para criação (pré-processamento: geração de malhas e aplicação de atributos), análise e visualização de resultados (pós-processamento) de modelos de elementos finitos. A integração de todas estas etapas de projeto é um ponto fundamental da linha, resultando em um tipo de simulação científica denominada análise interativa-adaptativa.

 

Estruturas de Concreto e de Materiais Compósitos (início 1978)

Linha de pesquisa voltada para a avaliação de desempenho e resistência de elementos e sistemas estruturais compostos por concreto reforçado com armadura e/ou fibras, materiais compósitos cimentícios e poliméricos reforçados com fibras e híbridos. Os principais tipos de material para reforço investigados são aço, materiais sintéticos (fibra de vidro e carbono) e biomateriais. As pesquisas podem envolver análises experimental e numérica, modelagem analítica e desenvolvimento de métodos racionais para dimensionamento de estruturas.

Os principais projetos em andamento são:

  • Concreto armado/protendido: cortante em vigas, punção em lajes e resistência residual de elementos submetidos a altas temperaturas;
  • Concreto reforçado com fibras: desempenho à flexão e ao cortante em vigas;
  • Concreto geopolimérico reforçado com fibras naturais: desenvolvimento e avaliação do comportamento de elementos estruturais em compósitos com matriz geopolimérica;
  • Concreto têxtil: desempenho e resistência de vigas e colunas esbeltas em compósito cimentício reforçado com tecido em fibra de carbono;
  • Polímero reforçado com fibra de vidro: instabilidade de vigas e colunas de perfis pultrudados em polímero reforçado com fibra de vidro.

Comportamento de Estruturas sob Carregamentos Excepcionais

Esta linha de pesquisa visa entender o comportamento de estruturas sujeitas a carregamentos excepcionais como os causados por fogo, explosivos, impacto e sismos. Deseja-se desenvolver metodologias que resultem no projeto de estruturas mais robustas e redundantes que possam resistir ao colapso progressivo quando sujeitas a esses carregamentos extremos. As pesquisas dessa linha envolvem modelos computacionais e experimentais e consideram tanto a resposta no nível de elemento estrutural como no nível de sistema estrutural.

Metodologias de Projeto em Engenharia

Esta linha de pesquisa visa investigar novas metodologias para aprimorar o fluxo de trabalho de projetos de engenharia. Em particular, explora-se o uso da metodologia BIM (modelagem da informação para a construção) na integração entre as várias disciplinas envolvidas no projeto bem como as diferentes fases do projeto. Essa metodologia utiliza ferramentas computacionais sofisticadas que centralizam as informações de projeto junto ao modelo digital 3D. A interoperabilidade entre as ferramentas computacionais é um dos principais fatores que para o sucesso do uso da metodologia BIM por completo. Nesta linha, são realizadas pesquisas relacionadas à interoperabilidade entre softwares, gestão eletrônica de documentos, e adequação da metodologia BIM à realidade brasileira.

Materiais Cimentícios Avançados

A presente linha de pesquisa tem como objetivo o estudo experimental e numérico nas diversas escalas dos materiais cimentícios. Procura-se entender e correlacionar as propriedades nas escalas nano, micro e macro. Pesquisas básicas são conduzidas para um melhor entendimento da ciência dos materiais cimentícios e do concreto. Nessa linha de pesquisa são abordados estudos sobre: 

  • Comportamento mecânico de concretos têxteis e concretos fibrosos com múltipla fissuração na tração direta; 
  • Durabilidade e micromecânica de compósitos reforçados com fibras naturais; 
  • Efeito da ação de altas temperaturas na interface e no comportamento mecânico de concretos fibrosos;  
  • Estudo da reologia de sistemas cimentícios; 
  • Estudo da durabilidade e das deformações lentas dos concretos;  
  • Estudo das nano-fibras como inclusões no concreto; 
  • Estudo de pastas de cimento especiais para indústria do petróleo.

Estruturas e Materiais Inelásticos (início 2004)

A linha de pesquisa está voltada para aspectos teóricos e computacionais da modelagem de materiais e estruturas, com atenção especial dada ao comportamento inelástico de materiais na presença de grandes deformações, considerando efeitos de escala, tempo e temperatura. Também são tratados problemas de contato com atrito. Empregam-se formulações especiais de elementos finitos e de elementos discretos.

Projetos em andamento:

  • Dutos enterrados e interação solo-estrutura;
  • Estruturas de materiais com gradação funcional;
  • Estruturas pneumáticas;
  • Modelos para materiais granulares (pós metálicos e geomateriais);
  • Modelos geomecânicos de reservatórios.

Estruturas Metálicas (Início 1979)

Esta linha de pesquisa visa o desenvolvimento de sistemas construtivos em aço e mistos em aço e concreto armado, que possam oferecer redução de custos e de tempo de execução da obra. O segmento industrial que mais pode se beneficiar com os resultados desta pesquisa é o da construção de edifícios de andares multiplos e o de galpões industriais e centros de distribuição de suprimentos. São estudadas também as estruturas de grandes coberturas espaciais e tensoestruturas, lajes-mistas, ligações mistas e estruturas de aço para o setor do petroleo e energia.

Instabilidade e Dinâmica de Estruturas (Início 1975)

Nesta linha se desenvolvem pesquisas teóricas e experimentais sobre problemas de perda de estabilidade em estática e dinâmica não-linear de estruturas. A teoria da estabilidade de estruturas está ligada aos fundamentos de mecânica estrutural e mecânica do contínuo. A demanda de pesquisas nessa área tem ocorrido face ao desenvolvimento da indústria civil, naval, oceânica e aeronáutica, com mudanças de concepções estruturais e exigências de verificação mais precisa do comportamento de estruturas. São necessários modelos matemáticos e computacionais complexos para simular tais sistemas. Recentemente, a importância deste tema clássico em engenharia estrutural tem sido reconhecida em outras áreas de pesquisa, notadamente nas áreas de dinâmica não-linear, controle de vibrações e instabilidade de materiais. Esta linha inclui o estudo da instabilidade, penetração e cavitação de membranas hiperelásticas e a instabilidade de cascas hiperelásticas.

Materiais Não Convencionais (Início 1990)

Nos últimos anos, com o acréscimo de financiamentos à pesquisa, inúmeros grupos de investigação foram criados nas universidades brasileiras e for do Brasil. No entanto, percebe-se, ainda, certa falta de integração entre eles, muitas vezes detectando-se superposição de trabalhos que poderiam ser compartilhados. Nesta linha de pesquisa, além da realização das pesquisas na PUC-Rio pretende-se agrupar variais instituições que já desenvolvem pesquisas afins, para ampliar a rede de conhecimento sobre o emprego de recursos naturais e resíduos agro-industriais abundantes no mundo, para criação de novos materiais de construção, tanto para emprego nas edificações urbanas quanto nas construções rurais. Esta integração será desenvolvida através de trabalhos conjuntos dentro de quatro projetos de pesquisa, nos temas desenvolvimento de materiais e engenharia sustentável:Compósitos cimentícios reforçados com fibras vegetais e híbridos;Bambu na engenharia e na construção;Construções com terra crua;Resíduos agro-industriais como adições minerais em materiais cimentícios.

Métodos de Elementos de Contorno (Início 1986)

Desenvolvem-se os fundamentos variacionais e matemáticos de métodos avançados de análise de problemas de estruturas e de mecânica dos meios contínuos. São desenvolvidas novas formulações computacionais de elementos finitos, de contorno e de malha reduzida. Têm sido feitas aplicações a problemas de acústica, dinâmica e mecânica da fratura, assim como a materiais com gradação funcional e materiais com propriedades elásticas não-locais, para meios finitos ou infinitos, simples ou multiplamente conexos. As contribuições de natureza mais teórica incluem novos conceitos e métodos variacionais, teoria de matrizes inversas generalizadas, análise modal avançada de estruturas e solução de problemas não-lineares de autovalores.