Simulação numérica de vigas alveolares mistas de aço e concreto : modelo parametrizado de elementos finitos

• Autor(a) principal: Benincá, Matheus Erpen
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/197878
• topic: Vigas mistas; Vigas de concreto armado; Elementos finitos; Ansys (Programa de computador); Steel-concrete composite beams; Alveolar beams; Castellated; Cellular beams; Numerical modeling; Finite element method

A utilização de vigas mistas de aço e concreto permite que sejam exploradas as melhores características mecânicas dos materiais constituintes, possibilitando o vencimento de maiores vãos e a obtenção de soluções estruturais mais econômicas. As vigas alveolares de aço, por sua vez, proporcionam uma maior racionalização no aproveitamento deste material, já que, com praticamente a mesma quantidade de aço, são produzidos perfis expandidos com maior momento de inércia e, consequentemente, maior resistência à flexão e melhor desempenho aos estados limites de serviço. Através da união destes sistemas estruturais obtêm-se as vigas alveolares mistas, nas quais são potencializadas as vantagens e mitigadas as desvantagens dos dois sistemas, sendo possível reduzir o consumo de materiais, e, consequentemente, os impactos ambientais gerados. Tendo em vista que as normas brasileiras e internacionais não especificam critérios para o cálculo de vigas alveolares mistas, estudos numéricos e experimentais têm sido realizados a nível acadêmico com o objetivo de aprofundar a compreensão sobre o comportamento destas estruturas, cuja complexidade envolve a ocorrência de diferentes modos de colapso. No presente trabalho buscou-se contribuir para os avanços no campo da análise numérica de vigas alveolares mistas, através da construção de um modelo de elementos finitos parametrizado, com o software Ansys, versão 19.2, no qual o perfil de aço foi modelado por elementos de casca, a laje de concreto por elementos sólidos hexaédricos, os conectores por elementos de mola não linear, a chapa steel-deck por elementos de casca e as barras de aço da laje por elementos de armadura incorporada. Com o objetivo de captar os efeitos de instabilidade locais, trabalhou-se com a adição de imperfeições geométricas iniciais ao perfil através da combinação de modos de flambagem. Para a simulação do comportamento do concreto foram utilizados dois modelos, um deles disponibilizado recentemente pelo Ansys, denominado DP-Concrete, e o outro customizado através da interface usermat. Os resultados obtidos para as vigas analisadas apresentaram boa correlação com resultados experimentais e com resultados numéricos de trabalhos anteriores, e o modelo numérico desenvolvido mostrou-se capaz de captar diferentes modos de colapso de vigas alveolares e vigas alveolares mistas.