ESTUDO NUMÉRICO AVANÇADO DE ESTRUTURAS DE AÇO, CONCRETO E MISTAS

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Publicada em 30/01/2018

Discente: Ígor José Mendes Lemes

Resumo:

Este trabalho apresenta uma formulação numérica generalizada, baseada na plasticidade concentrada, aplicável na análise de estruturas de aço, de concreto e mistas de aço e concreto. São abordadas fontes de não linearidades, como: os efeitos de segunda ordem, a inelasticidade, as ligações semirrígidas e a interação parcial em vigas mistas. Um elemento nito corrotacional 2D foi utilizado e associado a funções de interpolação para evitar o enrijecimento espúrio da estrutura durante a análise. Associado a este elemento, o Método da Compatibilidade de Deformações (MCD) foi utilizado para inserir o comportamento dos materiais nos nós do modelo numérico, viabilizando a análise de elementos constituí- dos por concreto. As ligações semirrígidas foram tratadas por meio de pseudo-molas de comprimento nulo, inseridas nas extremidades do elemento, sendo sua rigidez rotacional obtida pela relação momento-rotação da ligação. Já a interação parcial foi simulada com um grau de liberdade adicional no problema local, via MCD. Fez-se o desmembramento da força axial, sendo parte absorvida pelo per l e a outra parte pela laje. Veri cou-se nos exemplos simulados que a formulação numérica proposta é estável com boa concordância com dados numéricos e experimentais da literatura e sem os problemas comumente relacionados aos métodos baseados na plasticidade concentrada. Por fi m, o tratamento da interação parcial aliada à plasticidade na forma concentrada e às ligações semirrígidas se torna um diferencial do estudo realizado

Abstract:

This thesis presents a generalized concentrated plasticity-based numerical formulation, applicable in the analysis of steel, concrete and steel-concrete composite structures. Nonlinearity sources are discussed, such as second-order e ects, inelasticity, semi-rigid connections and partial interaction in composite beams. A 2D corotational nite element was used and associated with interpolation functions to avoid the spurious sti ness of the structure during the analysis. Associated with this element, the Strain Compatibility Method (SCM) was used to insert the materials behavior in the nodes of the numerical model, allowing the analysis of elements constituted by concrete. The semi-rigid connections were simulated by the inclusion of rotational zero-length pseudo-springs at the nite elements ends, and the connections behavior is given by its moment-rotation relationship. The partial interaction was approached with an additional degree of freedom in the local problem, via SCM. The axial force was decomposed, part being absorbed by the steel section and the other part by the slab. It has been found in the simulated examples the proposed numerical formulation is stable with good agreement to numerical and experimental data of the literature and without the commonly problems related to concentrated plasticity-based methods. Finally, the treatment of the partial interaction with the concentrated plasticity and semi-rigid connections is a diferential of the present study.

Palavras-chave:

Composite Structures, Partial Interaction, Semi-Rigid Connections, SCM

Áreas de Concentração:

- Doutorado: Construção Metálica

Orientadores:

- Andréa Regina Dias da Silva
- Ricardo Azoubel da Mota Silveira

Banca Examinadora:

Prof. Ricardo Azoubel da Mota Silveira, UFOP (Presidente)
Profa. Andréa Regina Dias da Silva, UFOP
Prof. Amilton Rodrigues da Silva, UFOP
Prof. Paulo Anderson Santana Rocha, UFOP
Prof. João Batista Marques de Sousa Jr., UFC
Prof. Bernardo Horowitz, UFPE

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