Análise da punção em lajes com vazios esféricos através do método dos elementos finitos - Schimanowski, Eric Renã Zavitzki (2024)
O emprego de lajes lisas de concreto em projetos estruturais é geralmente justificado por algumas vantagens. Entre elas é possível destacar a simplificação das fôrmas e a flexibilidade do layout do projeto, já que o sistema consiste em apoiar as lajes diretamente sobre os pilares da edificação. Nesse sentido, é possível, ainda, incrementar a vantagem de redução da carga da estrutura, retirando volumes de concreto em locais da laje em que esse material está submetido à baixas tensões de tração e compressão. Ao utilizar vazios de formato esférico, por exemplo, a redução de peso das lajes pode chegar a 30% comparado às lajes maciças. Por outro lado, é sabido que uma das desvantagens das lajes lisas é a necessidade de verificações relativas ao fenômeno da punção na zona de contato entre laje e pilar. Nessa perspectiva, poucas pesquisas até o momento buscaram avaliar o comportamento de lajes com vazios ao modificar parâmetros, de forma isolada, que influenciam nesse comportamento. Diante desta lacuna, esse estudo tem como objetivo principal realizar simulações numéricas para analisar a influência de diversos parâmetros na falha por punção dessas estruturas. Para atingir esse objetivo, foram realizadas validações de dados experimentais de outros autores, envolvendo um conjunto de 19 lajes que variam quanto à presença de vazios, pré-laje e armaduras de cisalhamento. Após a criação e análise dos modelos numéricos desenvolvidos, foi constatado que os mesmos são capazes de prever o comportamento das lajes simuladas, tanto em relação à carga de ruptura, quanto carga-deslocamento, carga-deformação e modo de falha. Com base nesses resultados, o modelo foi empregado para a execução de uma análise paramétrica, que avaliou o impacto, sob o comportamento carga-deslocamento da estrutura, ao variar a presença, distribuição, posição e diâmetro das esferas, bem como espessura da laje, taxa da armadura de flexão, presença de pré-laje, formato e dimensões do pilar e bitola, posição e presença de armadura de cisalhamento. Entre os resultados, foi possível constatar que a presença de esferas, especialmente na região próxima ao pilar apresenta influência significativa na carga de ruptura, já que o tronco de cone de punção ocorre nos vazios. Parâmetros como espessura, taxa de armadura de flexão, propriedades do concreto e características do pilar impactaram as lajes com vazios de forma semelhante ao que ocorre nas lajes maciças, mas a presença de esferas limitou o ganho na carga de ruptura. Por fim, ao empregar armadura de cisalhamento, houve aumento na carga de ruptura e na ductilidade.