Análise não linear de elementos de betão armado submetidos a carregamentos monotónicos e cíclicos incluindo o efeito de aderência
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2011 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10348/2666 |
Resumo: | Este trabalho de investigação incide em termos gerais no estudo de estruturas de betão armado, e mais concretamente, no estudo de um tirante submetido a ações monotónicas e cíclicas e de uma viga sujeita à flexão para o estudo do mecanismo de aderência entre o aço e o betão. Para o efeito, recorreu-se ao método dos elementos finitos (MEF) e utilizou-se a ferramenta de cálculo automático ANSYS versão 12.0. O modelo numérico proposto para simular o comportamento do betão é o estipulado no Eurocódigo 2 (EC2), considerando o diagrama parábola retângulo, para definir a relação entre a tensão-extensão no betão. Relativamente ao aço adota-se um diagrama bilinear proposto no EC2, para definir a relação entre as tensões e as extensões. A caraterização da aderência entre o aço e o betão é realizada de acordo com o código modelo (CEB-FIP, 1990) que apresenta uma curva em termos de tensão de aderência e deslizamento entre os dois materiais. Para a implementação de uma análise não linear, em termos materiais, é necessário adotar elementos no programa de cálculo que permitam efetuar essa mesma análise. Neste sentido é possível observar a fendilhação passível de ocorrer no betão e o consequente diagrama de tensões instalado no betão e no aço. As simulações efetuadas através do programa de cálculo automático realizados no tirante permitem caraterizar devidamente estas questões. Posteriormente, procede-se ao estudo de vários exemplos de vigas, para caraterizar as tensões instaladas, mais concretamente, a aderência entre o aço e o betão, e a sua relação com o carregamento aplicado. O objetivo principal para a análise da viga de betão armado é o desenvolvimento de uma modelação numérica capaz de simular, de forma realista, o comportamento da mesma, considerando a não-linearidade física dos materiais e os efeitos do deslizamento entre a armadura e o betão. Com o MEF e com um procedimento incremental-iterativo de carregamento, o comportamento dos materiais pode ser representado na modelação numérica computacional, possibilitando o uso de diferentes curvas representativas das tensões de aderência que se opõem ao deslizamento da armadura. Por fim, apresentam-se resultados comparativos com os resultados obtidos através de ensaios experimentais e analíticos para demonstrar a validade do modelo numérico proposto. A perda da integridade estrutural do betão devido à fendilhação tem suscitado muita atenção por parte dos engenheiros e investigadores, pelo que, se mantém um tema atual e pertinente em termos de investigação, assim como, o estudo da aderência entre o aço e o betão, como fator condicionante do comportamento das estruturas e garantia de estabilidade das mesmas. |
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A caraterização da aderência entre o aço e o betão é realizada de acordo com o código modelo (CEB-FIP, 1990) que apresenta uma curva em termos de tensão de aderência e deslizamento entre os dois materiais. Para a implementação de uma análise não linear, em termos materiais, é necessário adotar elementos no programa de cálculo que permitam efetuar essa mesma análise. Neste sentido é possível observar a fendilhação passível de ocorrer no betão e o consequente diagrama de tensões instalado no betão e no aço. As simulações efetuadas através do programa de cálculo automático realizados no tirante permitem caraterizar devidamente estas questões. Posteriormente, procede-se ao estudo de vários exemplos de vigas, para caraterizar as tensões instaladas, mais concretamente, a aderência entre o aço e o betão, e a sua relação com o carregamento aplicado. O objetivo principal para a análise da viga de betão armado é o desenvolvimento de uma modelação numérica capaz de simular, de forma realista, o comportamento da mesma, considerando a não-linearidade física dos materiais e os efeitos do deslizamento entre a armadura e o betão. Com o MEF e com um procedimento incremental-iterativo de carregamento, o comportamento dos materiais pode ser representado na modelação numérica computacional, possibilitando o uso de diferentes curvas representativas das tensões de aderência que se opõem ao deslizamento da armadura. Por fim, apresentam-se resultados comparativos com os resultados obtidos através de ensaios experimentais e analíticos para demonstrar a validade do modelo numérico proposto. A perda da integridade estrutural do betão devido à fendilhação tem suscitado muita atenção por parte dos engenheiros e investigadores, pelo que, se mantém um tema atual e pertinente em termos de investigação, assim como, o estudo da aderência entre o aço e o betão, como fator condicionante do comportamento das estruturas e garantia de estabilidade das mesmas.This research work focuses on the study of the reinforced concrete structures, and more concretely, the study of a rod subjected to monotonic and cyclic loading and a beam subjected to flexion for the study of adherence between steel bar and concrete. For this purpose, it was applied the finite element method, using the automatic calculation tool ANSYS version 12.0. The numeric model purposed to simulate the behavior of the concrete is the stipulated in Eurocode 2 (EC2), considering the rectangle- parable diagram, to define the relation between the stress-strain in the concrete. For the steel the model used was the bilinear diagram proposed by the EC2, to define the relation between stress-strain. The characterization of the bond link between steel and concrete is carried out in accordance with the model code (CEB-FIP, 1990), which represents a curve in terms of the stress and slip, between the two materials. For the implementation of a material nonlinear analysis, is necessary adopt elements in the automatic calculation program that allow to perform this analysis. In this sense it is possible to observe the cracking which may occur in the concrete and the consequent tensions diagram installed in concrete and steel. The simulations carried out through the automatic calculation program performed in rod allow characterize these issues. Later, it proceed to the study of many examples of beams to characterize the installed tensions in elements, namely, the bond between steel and concrete, and its relationship with the load applied. The main aim of this research is the development of a numerical model to simulate the reinforced concrete beams behavior, considering the nonlinear material and the effects of the slip between the reinforcement steel and the concrete. With the Finite Element Method and increment-iterative techniques, the behavior of the materials could be easily represented in the computational numerical model proposed, allowing the use of curves based on the stages of relationship between the local bond stress and the relative slip of the bar. Finally, the results obtained by the numerical model developed in this work were compared with other numerical models and with experimental works, to demonstrate the validity of the numerical model proposed. The loss of structural integrity concrete due to cracking has attracted much attention from engineers and researchers, therefore, remains a current theme and relevant in terms of research, as well as, the study of adherence between steel and concrete, as determinant factor of behavior of structures.2013-08-27T14:41:25Z2011-01-01T00:00:00Z2011info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10348/2666pormetadata only accessinfo:eu-repo/semantics/openAccessMartins, Maria de Lurdes da Costareponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-02-02T12:36:39Zoai:repositorio.utad.pt:10348/2666Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T02:01:31.137214Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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