Análise paramétrica por elementos finitos de vigas de concreto armado e protendido pré-tracionadas com abertura na alma - Kunzler, Paulo Schmeling (2013)
As exigências do mercado da construção civil fazem com que não haja espaço para a passagem de tubulações sob as vigas que sustentam as lajes de concreto. Então, uma solução cada vez mais frequente é a realização de furos na alma das vigas para a passagem de dutos. A presença destes furos altera o comportamento das vigas gerando concentração de tensões, fissuras e possibilidade de esmagamento do concreto. O dimensionamento de vigas de concreto armado com furos tem sido baseado em métodos empíricos ou no método das bielas e tirantes. Contudo, nas vigas de concreto protendido, surgem novos fatores como forças de compressão de grande intensidade e a possibilidade de reversão de esforços no processo de fabricação, transporte e carregamento. Então, o objetivo desta dissertação é realizar uma análise não-linear de vigas de concreto protendido pré-tensionado com furos através do método dos elementos finitos, para avaliar o seu comportamento estrutural. Nas análises foi utilizado o programa de elementos finitos ANSYS, que permite a modelagem do comportamento não-linear de materiais como aço e concreto, bem como a introdução da protensão como uma deformação inicial da armadura. O modelo numérico foi validado através da comparação de seus resultados com dados de ensaios experimentais de estruturas de concreto armado, protendido e armado com furo. Uma vez confirmada a eficácia do modelo, o mesmo foi utilizado no estudo de vigas de concreto armado e protendido com furos. Foi feito um estudo paramétrico das dimensões e posição do furo em vigas de concreto armado e protendido, avaliando as tensões e deformações específicas no concreto e nas armaduras. Com a análise concluída foi possível perceber notável influencia da posição do furo na altura da seção da viga quando avaliada a distribuição dos esforços cortantes acima e abaixo da abertura. Outro fator conclusivo foi de que as vigas de concreto protendido que sofrem fissuração no bordo superior no ato da protensão apresentaram menor capacidade de resistir a esforço cortante na região acima do furo.