Análise numérica de vigas mistas aço-concreto com protensão aderente e não aderente pelo método dos elementos finitos

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Franco, Marina Iara Espina de
• Orientador(a): Morsch, Inacio Benvegnu
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Vigas mistas; Concreto protendido; Elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Steel-concrete composite beams; Internal prestress; Finite element method
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/197841

Nos projetos de edifícios e pontes, são comumente utilizadas vigas mistas de aço e concreto contínuas. Porém, a exposição do concreto a tensões de tração e do aço a tensões de compressão nas regiões de flexão negativa provoca deficiências em vista da durabilidade, resistência e vida útil dessas estruturas. O uso da protensão dentro da laje de concreto é uma técnica comprovadamente eficaz para aumentar a capacidade máxima desse tipo de estrutura ao induzir tensões e esforços iniciais na viga que se opõem às causadas por cargas externas. O alto grau de complexidade nos projetos de vigas mistas protendidas requer uma modelagem numérica eficiente da contribuição dos cabos de protensão para as equações de equilíbrio da estrutura global. O presente trabalho trata-se de uma contribuição ao código computacional em Fortran 90 desenvolvido por Tamayo (2011), Dias (2013), Moreno (2016) e Wayar (2016) que tem capacidade de representar vigas mistas em análises de curta e longa duração. Este trabalho almeja incluir um procedimento para considerar a protensão interna na laje dessas estruturas. A formulação implementada no código foi inicialmente proposta por Póvoas (1991) para cabos curvos de protensão a serem incluídos em modelos baseados em elementos finitos para a análise não linear de estruturas protendidas. Tal formulação é incorporada em elementos de casca grossa isoparamétrica utilizados para a modelagem do concreto. Para a devida consideração dos aspectos envolvidos na contribuição da armadura de protensão para o equilíbrio da estrutura, os cabos são discretizados automaticamente em elementos finitos unidimensionais de acordo com a malha escolhida para o elemento de concreto. De forma a minimizar o tempo necessário para a análise das estruturas, incluiu-se no código o solver PARDISO que reduz o uso de memória para o armazenamento da matriz de rigidez global da estrutura e soluciona os sistemas de equações lineares via memória distribuída entre multiprocessadores. A implementação da formulação proposta foi feita através da criação de sub-rotinas ao código computacional. Para a validação destas, comparações dos resultados obtidos foram feitas com valores experimentais, analíticos e numéricos disponíveis na literatura técnica. Tais comparações comprovam a eficiência do programa em analisar vigas mistas aço-concreto com protensão interna.