Aplicação do método dos elementos finitos com elementos de junta na previsão do comportamento de estruturas de concreto armado

Abstract

O presente trabalho estuda o comportamento de vigas de concreto armado através uma abordagem numérica, utilizando-se do Método dos Elementos Finitos (MEF). Inicialmente, uma revisão bibliográfica apresenta um resumo teórica acerca do MEF descreve uma breve história das primeiras e principais aplicações do método às estruturas de concreto armado, e ainda, os modelos mais atuais que foram aplicados neste trabalho. A modelagem da armadura das estruturas é feita através de um método proposto por Durand (2008) e aperfeiçoado por Durand & Farias (2012), denominado Método Semi-Embutido. Este método representa as barras de aço dentro da estrutura de concreto e sua modelagem numérica, assim como as condições para o funcionamento do método e as definições dos modelos constituintes de aço, do concreto e da interface serão abordadas nesse estudo. Nesse trabalho, também é introduzido um elemento de junta na interface concreto-concreto, de modo a simular a não-linearidade do comportamento de estruturas de concreto. Esta abordagem permite também prever o surgimento de fissuras no concreto. A aplicação do método semi-embutido conjuntamente com o uso de elementos de junta é estudada através da simulação de ensaios experimentais bastante difundidos na literatura e utilizados na verificação de modelos numéricos. Neste sentido, as vigas biapoiadas estudadas por Leonhardt & Walther (1962) e Bresler & Scordelis (1963) foram escolhidas. Nesse trabalho, elas são simuladas computacionalmente e seus resultados são analisados e comparados com os resultados experimentais. As análises das estruturas de concreto armado são obtidas por meio da utilização da biblioteca de elementos finitos FemLab. O programa foi escrito na linguagem de programação Julia, que é uma linguagem dinâmica de alto nível, apropriada para computação numérica e científica. Os estudos realizados neste trabalho mostraram a aplicabilidade dos métodos acima mencionados na simulação de estruturas de concreto armado. Os resultados obtidos mostraram boa correlação com os resultados experimentais, apesar das simplificações aqui adotadas, como a modelagem do concreto e a resitência da junta ao cisalhamento como elástico-linear.