ANÁLISE INELÁSTICA E DE SEGUNDA ORDEM DE ESTRUTURAS COM RESTRIÇÕES BILATERAIS E UNILATERAIS DE CONTATO

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Publicada em 30/04/2021

Discente: Jéssica Lorrany e Silva

Resumo:

Este trabalho apresenta uma metodologia numérica com base em uma formulação em deslocamento para simular o comportamento não linear 2D de elementos estruturais em aço, de concreto e mistas de aço e concreto. São abordadas fontes de não linearidades, como: os efeitos de segunda ordem e a inelasticidade. Vale ressaltar a adoção do referencial corrotacional na formulação não linear geométrica de elementos finitos, baseadas na separação explícita entre movimentos de corpo rígido e os que causam deformação. A inelasticidade é modelada considerando a plasticidade concentrada nos nós dos elementos finitos. Assim, a simulação do comportamento não linear dos materiais, incluindo a determinação da capacidade resistente das seções é abordada através do Método de Compatibilidade de Deformações, onde as relações constitutivas dos materiais são utilizadas explicitamente. Além disso, a presente abordagem numérica não se limita a uma tipologia transversal específica e pode ser usada para análise de diferentes seções transversais. Em conjunto é realizado um estudo da resposta não linear de sistemas envolvendo a interação solo-estrutura (solo/rocha), com o intuito de fornecer uma modelagem numérica mais realística do problema de engenharia (estrutural/geotécnico). Essa interação pode ser considerada de duas formas diferentes em função da resposta do meio geológico, como: bilateral e unilateral. Finalmente, apresentam-se análises numéricas avançadas de estruturas de aço, de concreto e mistos de aço e concreto, para diferentes seções transversais; e análises de sistemas mecânicos com interação solo-estrutura. Os resultados obtidos são comparados com respostas numéricas e experimentais presentes na literatura. Verificou-se nos exemplos simulados que a formulação numérica proposta é estável com boa concordância com dados numéricos e experimentais da literatura.

Abstract:

This work presents a numerical methodology based on displacement to simulate the 2D nonlinear behavior of steel, concrete and steel-concrete composite. Nonlinearities sources are addressed, such as: second-order effects and inelasticity. It is worth mentioning the adoption of the corrotational framework in geometric nonlinear formulations of finite elements, based on the explicit separation between rigid body movements and those that cause deformation. This formulation considers the plasticity concentrated in the finite element nodes. Thus, the simulation of the nonlinear behavior of the materials, including the determination the strength of sections is approached through the Strain Compatibility Method, where the constitutive relationships of the materials are used explicitly. In addition, the present approach is not limited to a specific cross-typology and can be used to analyze different cross-sections. Together, a study of the non-linear response of systems involving the soil-structure interaction (soil / rock) is carried out, always looking for the most realistic numerical modeling of the engineering problem (structural/ geotechnical). This interaction can be considered in two different according to the response of the geological environment as: bilateral and unilateral. Finally, advanced numerical analyzes of steel, concrete and steelconcrete composite structures are presented, for different cross sections; and analysis of structural systems with soil-structure iteration. The results obtained are compared with numerical and experimental responses found in the literature. 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.

Palavras-chave:

Análise Avançada, Contato Bilateral, Contato Unilateral, Método de Compatibilidade das Deformações, Formulação Corrotacional.

Áreas de Concentração:

- Doutorado: Estruturas e Construção

Orientadores:

- Ricardo Azoubel da Mota Silveira
- Ígor José Mendes Lemes

Banca Examinadora:

Prof. Ricardo Azoubel da Mota Silveira - Orientador (Universidade Federal de Ouro Preto)
Prof. Ígor José Mendes Lemes - Orientador (Universidade Federal de Lavras), Orientador
Profa. Christianne de Lyra Nogueira (Universidade Federal de Ouro Preto)
Prof. Francisco Célio de Araújo (Universidade Federal de Ouro Preto)
Prof. Paulo Batista Gonçalves (Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro)
Prof. Walnório Graça Ferreira (Universidade Federal do Espírito Santo)

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