Computación Gráfica Aplicada (Inicio 1983)

Ésta línea de investigación tiene como objetivo examinar técnicas de computación gráfica, aplicadas al desarrollo de programas gráficos interactivos usadas para ayudar en el análisis y diseño de ingeniería. Se presta especial atención a los sistemas para la creación (Pre-procesamiento: generación de mallas y aplicación de atributos),  análisis y visualización de resultados (post-tratamiento) de los modelos de elementos finitos. La integración de todas estas etapas del proyecto constituye un punto fundamental de ésta línea de investigación, resultando en un tipo de simulación científica denominada análisis interactiva-adaptativa.

El laboratorio cuenta con un área de 600 m², con dos losas de reacción (46 m² y 90 m²), con varios sistemas de transporte y elevación de piezas estructurales y equipos. El sistema MTS servocontrolado permite la realización de pruebas con cargas cíclicas o repetitivas, posibilitando estudios de fatiga y efectos de cargas dinámicas.

La ejecución de pruebas en este laboratorio cuenta con sistema completo de programas de computación y de interfaces que permiten mediciones de carga, adquisición de datos, almacenamiento de las lecturas e interpretación de los resultados, de modo que todo el proceso de pruebas puede ser gestionado automáticamente. De forma reciente, el sistema de adquisición de datos se amplió con fondos de la propia institución.

Como parte del LEM-DEC está el Laboratorio de Membranas y Biomembranas, con instrumentación de alta precisión para pruebas estáticas y dinámicas, y el Laboratorio de Materiales no convencionales.

El Laboratorio de Estructuras ha sido recientemente modernizado con recursos de la FAPERJ y de la PUC-Rio.

Estructuras de Concreto y de Materiales Compuestos (Inicio 1978)

Línea de investigación enfocada en la evaluación del rendimiento y resistencia de los elementos y sistemas estructurales, compuestos por concreto reforzado con armadura y/o fibras, materiales compuestos de cemento y poliméricos reforzados con fibras e híbridos. Los principales tipos de materiales para refuerzo, investigados en esta línea, son acero, materiales sintéticos (fibra de vidrio y carbono) y biomateriales. Los estudios adelantados en esta línea pueden envolver análisis experimental y numérica, modelado analítico, y el desarrollo de métodos racionales para el dimensionamiento de estructuras.

Los principales proyectos en curso son los siguientes:

  • Concreto armado/Pretensado: Esfuerzo cortante en vigas, punzonamiento en losas y resistencia residual de elementos sometidos a altas temperaturas;
  • Concreto reforzado con fibras: Desempeño a flexión y a cortante en vigas:
  • Concreto geopolimérico reforzado con fibras naturales: Desarrollo y evaluación del comportamiento de elementos estructurales en materiales compuestos con matriz geopolimérica;
  • Concreto textil: Desempeño y resistencia de vigas y columnas esbeltas en compuestos cementicios reforzados con tejido en fibra de carbono;
  • Polímero reforzado con fibra de vidrio: Inestabilidad de vigas y columnas de perfiles pultrusionados de polímero reforzado con fibra de vidrio.

Comportamiento de estructuras sobre cargamentos excepcionales

Ésta línea de investigación busca comprender el comportamiento de estructuras sometidas a cargas excepcionales, tales como las causados ​​por el fuego, explosivos, impacto y sismos. Se espera desarrollar metodologías que resulten en el diseño de estructuras más robustas y redundantes que puedan resistir al colapso progresivo cuando se encuentren sometidas a estas cargas extremas. Los estudios adelantados en ésta línea envuelven modelos computacionales y experimentales, y consideran la respuesta tanto a nivel del elemento estructural, como del sistema estructural.

Metodologías de Proyecto en Ingeniería

Esta línea de investigación tiene como objetivo investigar nuevas metodologías para mejorar el flujo de trabajo de proyectos de ingeniería. En particular, se explora el uso de la metodología BIM (modelado de la información para la construcción) en la integración de las distintas disciplinas involucradas en el proyecto, así como las diferentes fases del mismo. Ésta metodología utiliza herramientas computacionales sofisticadas que centralizan la información del proyecto con el modelo digital 3D. La interoperabilidad entre las herramientas computacionales es uno de los principales factores para el uso exitoso de la metodología BIM. En ésta línea de investigación se realizan estudios relacionados con la interoperabilidad entre software, gestión electrónica de documentos, y adecuación de la metodología BIM a la realidad brasileña.

Materiales Cementantes Avanzados

Ésta línea de investigación tiene como objetivo el estudio experimental y numérico en las diferentes escalas de los materiales cementantes. Ser busca entender y correlacionar las propiedades en las escalas nano, micro y macro. Estudios básicos son adelantados para una mejor comprensión de la ciencia de los materiales cementantes y del concreto. En esta línea de investigación se abordan estudios sobre:

  • Comportamiento mecánico de concretos textiles y concretos fibrosos con múltiples fisuras en tracción directa;
  • Durabilidad y micro-mecánica de materiales compuestos reforzados con fibras naturales;
  • Efecto de la acción de altas temperaturas en la interfaz y comportamiento mecánico de concretos fibrosos;
  • Estudio de la reología de los sistemas cementantes;
  • Estudio de la durabilidad y deformaciones lentas del concreto;
  • Estudio de nano-fibras como inclusiones en el concreto;
  • Estudio de pastas de cemento especiales para la industria del petróleo

Estructuras y Materiales inelásticos  (Inicio 2004)

Ésta línea de investigación se centra en los aspectos teóricos y computacionales del modelado de materiales y estructuras, dando especial atención al comportamiento inelástico de materiales en la presencia de grandes deformaciones, teniendo en cuenta efectos de escala, tiempo y temperatura. También son tratados problemas de contacto con fricción. Se utilizan fórmulas especiales de elementos finitos y elementos discretos.

Proyectos en curso:

  • Tuberías enterradas e interacción suelo-estructura;
  • Estructuras de los materiales con funcionalmente graduados (FGM)
  • Estructuras neumáticas;
  • Modelos para materiales granulares (polvos metálicos y geomateriales);
  • Modelos geomecánicos de embalses.

Estruturas Metálicas (Inicio 1979)

Ésta línea de investigación tiene como objetivo desarrollar sistemas de construcción en acero y mixtos, en acero y concreto armado, que pueden proporcionar reducción de los costos y tiempo de ejecución de la obra. El segmento industrial que más puede beneficiarse de los resultados de esta línea de investigación es el de la construcción de edificios de varios pisos, galpones industriales y centros de distribución de alimentos. También se estudian las estructuras de grandes coberturas espaciales y tensoestructuras, losas mixtas, enlaces mixtos y estructuras de acero para el sector del petróleo y energía.

Inestabilidad y Dinámica de Estructuras (Inicio 1975)

En esta línea de investigación se desarrollan estudios teóricos y experimentales sobre problemas de pérdida de estabilidad en la estática y dinámica no linear de estructuras. La teoría de la estabilidad de estructuras está vinculada a los fundamentos de la mecánica estructural y mecánica de los medios continuos. La demanda de investigaciones en esta área se ha producido en respuesta al desarrollo de la industria civil, naval, oceánica y aeronáutica, con cambios de concepción estructurales y exigencias de verificación con mayor precisión del comportamiento de estas estructuras. Son necesarios modelos matemáticos y computacionales complejos para simular este tipo de sistemas. Recientemente, la importancia de este tema clásico en la ingeniería estructural ha sido reconocido en otras áreas de investigación, especialmente en las áreas de dinámica no lineal, control de vibraciones e inestabilidad de materiales. Esta línea de investigación incluye el estudio de inestabilidad, penetración y cavitación de membranas hiperelásticas y la inestabilidad de conchas hiperelásticas.

Materiales No Convencionales (Inicio 1990)

En los últimos años, con el aumento de fondos para la investigación, varios grupos de investigación han sido creados en las universidades brasileñas y fuera de Brasil. Sin embargo, se observa también una cierta falta de integración entre ellos, detectándose a menudo la superposición de trabajos que podrían ser compartidos. En esta línea de investigación, además de llevarse a cabo la investigación en la PUC-Río, se pretende agrupar varias instituciones que ya desarrollan trabajos relacionados, para ampliar la red para la creación de nuevos materiales de construcción, empleados tanto en edificios urbanos como en construcciones rurales. Esta integración será desarrollada a través de trabajo conjunto dentro de cuatro proyectos de investigación, en las áreas de desarrollo de materiales e ingeniería sostenible: Compuestos cementantes reforzados con fibras vegetales e híbridos; Bambú en ingeniería y construcción; Construcción con tierra cruda; Residuos agroindustriales como adiciones minerales en materiales cementantes.

Métodos de Elementos de Contorno (Inicio 1986)

Se desarrollan los fundamentos variacionales y matemáticos de métodos avanzados de análisis de problemas de estructuras y de mecánica de medios continuos. Son desarrolladas nuevas formulaciones computacionales de cálculo de elementos finitos, de contorno y de malla reducida. Se han hecho aplicaciones a problemas de acústica, dinámica y mecánica de fractura, así como a materiales funcionalmente graduados y materiales con propiedades elásticas no-locales, para medios finitos o infinitos, simple o múltiplemente conexos. Las contribuciones de naturaleza más teóricas incluyen nuevos conceptos y métodos variacionales, teoría de matrices inversas generalizadas, análisis modal avanzado de estructuras y solución de problemas no-lineales de valores propios.