Projetos de Pesquisa
O GPNum desenvolve projetos de pesquisa voltados à análise, ao comportamento e ao dimensionamento de estruturas de aço, estruturas mistas de aço e concreto e materiais estruturais de alto desempenho.
As pesquisas combinam modelagem numérica não linear, ensaios experimentais, estudos paramétricos, inteligência artificial, desenvolvimento de procedimentos analíticos e avaliação de soluções estruturais mais eficientes e sustentáveis.
Nos últimos anos, o grupo tem conduzido projetos financiados por agências como CNPq e Fundação Araucária, frequentemente em colaboração com pesquisadores e instituições nacionais e internacionais. Os estudos abrangem vigas alveolares e celulares, estabilidade estrutural, estruturas mistas com UHPC, aços de alta resistência, materiais microligados ao nióbio, protensão externa, conectores de cisalhamento, colunas mistas tubulares e aplicações de aprendizado de máquina à engenharia estrutural.
Projetos em andamento
Avaliação numérica de vigas alveolares mistas de aço de alta resistência e concreto de ultra-alto desempenho
Período: 2025 – atual
Financiamento: Fundação Araucária — Chamada nº 023/2024 – Pesquisa Básica e Aplicada
Processo: PBA2025051000089
Valor: R$ 50.000,00
Coordenação: Prof. Dr. Carlos Humberto Martins
Parceria: Gerdau
O projeto investiga o desempenho estrutural de vigas alveolares mistas compostas por aço de alta resistência e concreto de ultra-alto desempenho. A pesquisa utiliza simulações numéricas avançadas e estudos paramétricos para avaliar a influência de parâmetros geométricos, mecânicos e construtivos na capacidade resistente e nos modos de falha dessas estruturas.
Além da modelagem numérica, são empregados métodos de inteligência artificial e aprendizado de máquina para desenvolver formulações preditivas voltadas ao dimensionamento estrutural. O objetivo é contribuir para a utilização de sistemas mais leves, resistentes, duráveis e sustentáveis em edificações, pontes, viadutos e obras de infraestrutura.
Vigas mistas AAR-UHPC: estudo numérico e experimental
Período: 2024 – atual
Financiamento: CNPq — Chamada nº 09/2023
Processo: 307455/2023-8
Valor: R$ 115.200,00
Coordenação: Prof. Dr. Carlos Humberto Martins
Este projeto investiga vigas mistas de aço e concreto constituídas por perfis de aço de alta resistência e elementos de concreto de ultra-alto desempenho. A proposta integra ensaios experimentais e modelagem numérica pelo Método dos Elementos Finitos, buscando avaliar o comportamento mecânico, a resistência, a durabilidade e a viabilidade de aplicação desses sistemas em edificações e obras de infraestrutura.
A pesquisa busca demonstrar as vantagens estruturais e ambientais da combinação entre materiais de alto desempenho, com potencial para reduzir o consumo de aço e concreto, ampliar a vida útil das estruturas e diminuir emissões associadas à construção civil.
Comportamento estrutural de vigas alveolares mistas de aço de alta resistência e concreto com protensão externa
Período: 2023 – 2026
Financiamento: CNPq/MCTI — Chamada Universal nº 10/2023
Processo: 404719/2023-6
Valor: R$ 64.340,00
Coordenação: Prof. Dr. Felipe Piana Vendramell Ferreira
O projeto avalia o comportamento de vigas alveolares mistas de aço de alta resistência e concreto submetidas à protensão externa. A pesquisa considera vigas biapoiadas sob momento fletor positivo, investigando fatores como geometria das aberturas, posicionamento e configuração dos cabos, força inicial de protensão, resistência do aço e comprimento do vão.
Foram desenvolvidos modelos numéricos no software Abaqus, estudos paramétricos e comparações com procedimentos analíticos. Os resultados contribuem para o uso da protensão externa em vigas mistas como alternativa para maiores vãos, reforço de estruturas existentes e redução do consumo de material.
Projetos concluídos
Inteligência artificial para análises de estruturas mistas aço-concreto
Período: 2023 – 2026
Financiamento: CNPq/AWS — Chamada nº 64/2022
Processo: 421785/2022-5
Valor: US$ 100.000,00
Coordenação: Prof. Dr. Carlos Humberto Martins
Parceria: ArcelorMittal
O projeto teve como objetivo aplicar inteligência artificial à análise e ao dimensionamento de estruturas mistas de aço e concreto. Foram desenvolvidos extensos estudos paramétricos por meio de simulações numéricas, com apoio de recursos de computação de alto desempenho e plataformas em nuvem.
A partir das bases de dados obtidas, foram treinados e validados modelos de redes neurais artificiais e aprendizado de máquina para prever resistência, estabilidade, deslocamentos e modos de falha de sistemas estruturais. A pesquisa busca transformar resultados complexos de simulação em ferramentas práticas e acessíveis ao meio técnico.
Perfis alveolares de aço de alta resistência microligados ao nióbio em estruturas mistas de alto desempenho para obras de infraestrutura
Período: 2022 – 2026
Financiamento: CNPq — Programa InovaNióbio
Processo: 408498/2022-6
Valor: R$ 1.138.000,00
Coordenação: Prof. Dr. Carlos Humberto Martins
Parceria: Gerdau Brasil
O projeto investigou estruturas mistas formadas por perfis alveolares de aço de alta resistência microligados ao nióbio e concreto de ultra-alto desempenho. A pesquisa combinou atividades experimentais e numéricas para avaliar o comportamento de vigas mistas aplicáveis a edificações, pontes e viadutos.
O uso de aços microligados ao nióbio e UHPC apresenta potencial para aumentar a resistência e a durabilidade das estruturas, reduzir o consumo de materiais e contribuir para soluções de menor impacto ambiental. Os resultados também subsidiam futuras recomendações de projeto e aplicações industriais.
Investigação de vigas alveolares mistas de aço-concreto com lajes em concreto reforçado com fibras e concreto com agregado reciclado reforçado com fibras
Período: 2022 – 2025
Financiamento: CNPq/MCTI/FNDCT — Chamada nº 18/2021
Processo: 403900/2021-2
Valor: R$ 95.432,40
Coordenação: Prof. Dr. Carlos Humberto Martins
O projeto estudou pisos mistos compostos por vigas alveolares de aço e lajes de concreto reforçado com fibras de aço, incluindo alternativas com agregados reciclados. Foram realizadas análises experimentais e numéricas para investigar resistência à flexão, comportamento pós-fissuração, estabilidade estrutural e desempenho em regiões de momento positivo e negativo.
A pesquisa buscou associar industrialização, redução de peso próprio, melhor aproveitamento de materiais e incorporação de resíduos reciclados. Os resultados apoiam o desenvolvimento de sistemas de piso mais sustentáveis e eficientes.
Análise de pisos mistos aço-concreto com vigas alveolares em regiões de momento fletor negativo
Período: 2022 – 2024
Financiamento: CNPq — Chamada Universal nº 09/2020
Processo: 311412/2020-3
Valor: R$ 46.600,00
Coordenação: Prof. Dr. Carlos Humberto Martins
O projeto investigou pisos mistos de aço e concreto com vigas alveolares submetidas a momento fletor negativo, condição típica de regiões próximas aos apoios em vigas contínuas e semicontínuas.
O foco principal foi o estudo da flambagem lateral com distorção, fenômeno relevante para perfis de aço com aberturas na alma. Foram desenvolvidas análises de flambagem, pós-flambagem e modelos numéricos não lineares, além de estudos paramétricos voltados à proposição de procedimentos mais adequados para estimar a resistência dessas estruturas.
