Este trabalho apresenta modelos numéricos em elementos finitos, elaborados com o auxílio do programa ANSYS 5.5, de paredes de alvenaria estrutural apoiadas em vigas de concreto armado. São estudados diversos modelos possíveis de serem utilizados, inclusive com a consideração das não-linearidades de contato, ou seja, a separação e o deslizamento que tendem a ocorrer na interface parede-viga por ocasião do efeito arco. Para tanto, são introduzidos elementos de contato nesta interface. Os resultados obtidos são comparados entre si e também com resultados experimentais encontrados na literatura, de modo a se avaliar as características positivas e negativas de cada procedimento. / This work describes numerical procedures using ANSYS 5.5 program for modeling masonry walls supported by reinforced concrete beams. Several available procedures for this case are studied, including or not, non-linear effects that can occur at the boundary surface between the masonry wall and the concrete beam, because of the arch effect. So, obtained results for these numerical models are compared among themselves and with experimental results found in papers, in order to obtain some information about their acuity.

Este trabalho apresenta modelos numéricos em elementos finitos, elaborados com o auxílio do programa ANSYS 5.5, de paredes de alvenaria estrutural apoiadas em vigas de concreto armado. São estudados diversos modelos possíveis de serem utilizados, inclusive com a consideração das não-linearidades de contato, ou seja, a separação e o deslizamento que tendem a ocorrer na interface parede-viga por ocasião do efeito arco. Para tanto, são introduzidos elementos de contato nesta interface. Os resultados obtidos são comparados entre si e também com resultados experimentais encontrados na literatura, de modo a se avaliar as características positivas e negativas de cada procedimento. / This work describes numerical procedures using ANSYS 5.5 program for modeling masonry walls supported by reinforced concrete beams. Several available procedures for this case are studied, including or not, non-linear effects that can occur at the boundary surface between the masonry wall and the concrete beam, because of the arch effect. So, obtained results for these numerical models are compared among themselves and with experimental results found in papers, in order to obtain some information about their acuity.

Este trabalho trata de uma avaliação do eventual benefício econômico que a consideração do chamado efeito arco pode proporcionar aos projetos de estruturas de suporte em concreto armado para edifícios de alvenaria estrutural. Após uma revisão bibliográfica e exposição teórica dos princípios do assunto, três edifícios reais são estudados, empregando-se o Método dos Elementos Finitos. Para cada exemplo, dois modelos de cálculo distintos são desenvolvidos: o tradicional, que ignora o efeito arco, e aquele que o considera. No caso dos modelos que consideram o efeito arco, as concentrações de tensões de compressão nas paredes, nas proximidades dos apoios, são verificadas quanto à segurança estrutural. Então, as vigas de suporte são dimensionadas de acordo com os dois modelos de cálculo, e os resultados obtidos são comparados do ponto de vista dos esforços solicitantes nas vigas, deslocamentos, armaduras dimensionadas e quantidades de materiais necessários. Finalmente, para ambas as soluções, para cada um dos três edifícios, as estruturas de suporte tem seus custos de construção avaliados e comparados, de forma a se evidenciar o benefício da consideração do efeito arco. / This work deals with the assessment of the potential economic benefit that the consideration of the so-called arch effect can provide to the design of support reinforced concrete structures for structural masonry buildings. After a literature review, some theoretical fundamentals on the studied subject are presented and three real building cases are studied using the Finite Elements Method. For each building case, two different numerical models are used: the regular one, without the arch effect, and the model that takes it into account. When the arch effect is considered, the regions subjected to compressive stress concentrations are checked in order to verify the structural safety. As for the support beams, the internal forces are obtained and the beams are dimensioned considering both the described numerical models. Then the obtained results are compared, focusing on internal forces, displacements and consumption of materials. Finally, for each studied case and for both numerical models used the construction costs are evaluated and compared in order to demonstrate the benefit of the arch effect consideration.

Este trabalho trata de uma avaliação do eventual benefício econômico que a consideração do chamado efeito arco pode proporcionar aos projetos de estruturas de suporte em concreto armado para edifícios de alvenaria estrutural. Após uma revisão bibliográfica e exposição teórica dos princípios do assunto, três edifícios reais são estudados, empregando-se o Método dos Elementos Finitos. Para cada exemplo, dois modelos de cálculo distintos são desenvolvidos: o tradicional, que ignora o efeito arco, e aquele que o considera. No caso dos modelos que consideram o efeito arco, as concentrações de tensões de compressão nas paredes, nas proximidades dos apoios, são verificadas quanto à segurança estrutural. Então, as vigas de suporte são dimensionadas de acordo com os dois modelos de cálculo, e os resultados obtidos são comparados do ponto de vista dos esforços solicitantes nas vigas, deslocamentos, armaduras dimensionadas e quantidades de materiais necessários. Finalmente, para ambas as soluções, para cada um dos três edifícios, as estruturas de suporte tem seus custos de construção avaliados e comparados, de forma a se evidenciar o benefício da consideração do efeito arco. / This work deals with the assessment of the potential economic benefit that the consideration of the so-called arch effect can provide to the design of support reinforced concrete structures for structural masonry buildings. After a literature review, some theoretical fundamentals on the studied subject are presented and three real building cases are studied using the Finite Elements Method. For each building case, two different numerical models are used: the regular one, without the arch effect, and the model that takes it into account. When the arch effect is considered, the regions subjected to compressive stress concentrations are checked in order to verify the structural safety. As for the support beams, the internal forces are obtained and the beams are dimensioned considering both the described numerical models. Then the obtained results are compared, focusing on internal forces, displacements and consumption of materials. Finally, for each studied case and for both numerical models used the construction costs are evaluated and compared in order to demonstrate the benefit of the arch effect consideration.

Um edifício de alvenaria estrutural normalmente se apóia sobre uma estrutura de concreto armado. Devido à existência do efeito arco, a interação entre a alvenaria e a estrutura de concreto se dá de forma complexa. Usualmente essa interação é desconsiderada e as cargas das paredes de alvenaria são simplesmente colocadas na estrutura de concreto de maneira uniforme. Este trabalho propõe um procedimento numérico seguro e eficiente, baseado no método dos elementos finitos, para se considerar essa interação. Inicialmente são discutidos alguns conceitos básico sobre o efeito arco e estabelecida uma estratégia de cálculo baseada na modelagem de um pavimento de alvenaria sobre a estrutura de concreto armado. Em seguida é apresentado um programa para gerar dados e visualizar resultados, de forma que a construção dos modelos e a visualização dos resultados seja realizada com facilidade. Como aplicação, consideram-se os casos reais de edifícios completos de forma a se mostrar a possibilidade de utilização prática dos procedimentos propostos. / A structural masonry building is commonly supported by a reinforced concrete structure. That interaction is complex to evaluate due to the existence of the so-called \"arch effect\". In fact, usually this interaction is not considered and the loads are uniformly applied over the concrete structure. This work proposes a simple and efficient numerical procedure based on the finite element method in order to consider that interaction. First, basic concepts about arch effect and the adopted strategy for considering it are shown. After, a computational program for data generation and results visualization is presented. This program was developed for making easier to build the numerical models for the analysis. Finally, real cases of complete buildings are considered so that the practical use can be clearly established.

Um edifício de alvenaria estrutural normalmente se apóia sobre uma estrutura de concreto armado. Devido à existência do efeito arco, a interação entre a alvenaria e a estrutura de concreto se dá de forma complexa. Usualmente essa interação é desconsiderada e as cargas das paredes de alvenaria são simplesmente colocadas na estrutura de concreto de maneira uniforme. Este trabalho propõe um procedimento numérico seguro e eficiente, baseado no método dos elementos finitos, para se considerar essa interação. Inicialmente são discutidos alguns conceitos básico sobre o efeito arco e estabelecida uma estratégia de cálculo baseada na modelagem de um pavimento de alvenaria sobre a estrutura de concreto armado. Em seguida é apresentado um programa para gerar dados e visualizar resultados, de forma que a construção dos modelos e a visualização dos resultados seja realizada com facilidade. Como aplicação, consideram-se os casos reais de edifícios completos de forma a se mostrar a possibilidade de utilização prática dos procedimentos propostos. / A structural masonry building is commonly supported by a reinforced concrete structure. That interaction is complex to evaluate due to the existence of the so-called \"arch effect\". In fact, usually this interaction is not considered and the loads are uniformly applied over the concrete structure. This work proposes a simple and efficient numerical procedure based on the finite element method in order to consider that interaction. First, basic concepts about arch effect and the adopted strategy for considering it are shown. After, a computational program for data generation and results visualization is presented. This program was developed for making easier to build the numerical models for the analysis. Finally, real cases of complete buildings are considered so that the practical use can be clearly established.

Edifícios de paredes de concreto armado usualmente apóiam-se sobre estrutura de transição composta por vigas e pilares de mesmo material. O objetivo deste trabalho é investigar o comportamento estrutural global de edifícios de paredes de concreto armado, solicitados por carregamentos verticais e ações horizontais, com uma análise global sobre a distribuição de esforços em toda edificação, além de investigar a estrutura de transição sobre a qual estão apoiados. O estudo é realizado por meio de simulação numérica baseada no Método dos Elementos Finitos, com o auxílio do programa ANSYS. Elabora-se um modelo alternativo que possibilita avaliar o comportamento estrutural do edifício, com destaque para a região de transição em que ocorre a interação entre vigas, paredes e laje. Tal modelo permite a consideração automática do efeito arco e supre dificuldades usualmente encontradas por projetistas na obtenção de parâmetros necessários para essa análise. O estudo não tratou do estudo de edifícios esbeltos. O estudo contribui para a elaboração de norma brasileira que se encontra atualmente em discussão: \"Paredes de concreto armado - projeto e execução de edificações\". Os resultados apresentados consistem em deslocamentos horizontais dos pavimentos, distribuição dos esforços normais, cortantes e momentos fletores nas paredes, além da análise dos esforços cortantes nas interfaces verticais de paredes e esforços internos nos pilares e nas vigas de transição. As comparações realizadas permitem concluir que o modelo alternativo, que utiliza elementos de barra tridimensional para a simulação da estrutura de transição, elementos finitos de casca para as paredes na região de formação do arco, e elementos de barra para as paredes nos pavimentos acima de tal região, em arranjo semelhante ao de Yagui, é suficientemente preciso para a análise estrutural de edifícios da tipologia considerada. / Reinforced concrete walls buildings usually rely on a supporting structure composed of beams and columns built with the same material. The objective of this study is to investigate the structural behavior of reinforced concrete wall buildings, subjected to vertical and horizontal loads, analyzing the whole structural system and the supporting structure. The study is carried out with numerical simulation based on the Finite Element Method, with the aid of ANSYS software. A simplified model is elaborated to assess the interaction region between beam, wall and slab. Such model allows one to automatically consider the so-called arch effect and supplies the usually drawbacks faced by designers to obtaining the necessary parameters to the analysis. The presented study considers the floor horizontal displacement, the normal stress distribution, shear force and bending moments on the walls, besides the shear force analysis on the wall\'s vertical interface and the internal forces in the supporting beams and collumns. The performed analysis shows that the alternative simplified model, that uses three dimensional frame finite elements to simulate the supporting structure, shell finite elements to simulate walls on the regions in which the arch effect is formed, and frame elements to simulate the walls of the upper floors, similarly to Yagui´s model, is accurate enough for developing the structural analysis of buildings of this type.

Realiza-se o estudo dos efeitos globais causados pela interação solo-estrutura em edifícios de paredes de concreto moldadas no local sobre fundações profundas. Propõe-se um modelo simplificado para a análise estrutural elástica linear de edifícios de paredes de concreto com a utilização exclusiva de elementos finitos de barra. O modelo proposto contempla a influência da deformabilidade das fundações e o efeito arco que ocorre nas paredes de concreto suportadas por pavimentos de transição ou elementos de fundação. O efeito da interação solo-estrutura é simulado por meio da aplicação de coeficientes de rigidez nos apoios da estrutura, calculados por uma ferramenta computacional desenvolvida neste trabalho. O desempenho do modelo proposto é avaliado por meio da comparação com modelo de referência mais refinado que utiliza elementos finitos de casca para discretizar a estrutura por completo. Realizam-se estudos de caso de edifícios de paredes de concreto de múltiplos pavimentos, com estruturas de transição e fundações deformáveis sujeitos ao carregamento vertical. O modelo simplificado proposto se mostrou adequado para a análise estrutural dos edifícios de paredes de concreto moldadas no local com carregamento vertical estudados neste trabalho. Os resultados obtidos indicam que a interação solo-estrutura altera o fluxo de tensões nos edifícios de maneira significativa, causando importante redistribuição de esforços nos elementos estruturais e não deve ser desprezada no dimensionamento da estrutura. Observou-se, também, a redução dos valores de recalques máximos e, principalmente dos recalques diferenciais dos apoios dos edifícios estudados. / This work aims at the investigation of the global effects caused by soil-structure interaction in reinforced concrete wall buildings on deep foundations. A simplified model is proposed for the linear structural analysis of reinforced concrete wall buildings with the exclusive use of beam finite elements. The proposed model includes the influence of the foundations deformability and the arch effect that occurs in concrete walls supported by beams or foundation elements. The effect of soil-structure interaction is simulated by applying stiffness coefficients in the supports of the structure. The stiffness coefficients are calculated by a computational tool developed in this work using an iterative process. The performance of the proposed model is evaluated by comparison of the results with a reference model that uses refined shell finite elements to represent the whole structure. Three reinforced concrete wall multi-story buildings subject to vertical loading were used as case studies in order to evaluate the influence of the soil-structure interaction in the structural behavior. The study concludes that the proposed simplified model is adequate to the structural analysis of reinforced concrete wall buildings with vertical loads studied in this work. The results indicate that the soil-structure interaction significantly modifies the stress flow in the buildings, causing significant redistribution of internal forces and should not be neglected in the design of the structure. It was also observed a reduction of the maximum values of settlements, and especially the differential settlements of the supports of the analyzed buildings.

Neste trabalho, propõe-se um procedimento numérico seguro e viável, baseado no método dos elementos finitos, para avaliar a importância das ações horizontais na análise da interação entre a alvenaria estrutural e sua estrutura de apoio em concreto armado. Os modelos propostos englobam a consideração do efeito arco com atuação das cargas verticais e ações horizontais. É importante ressaltar que as cargas verticais, peso próprio das paredes e as ações das lajes, usualmente, são consideradas no dimensionamento da estrutura de concreto como uniformemente distribuídas e diretamente aplicadas sobre as vigas. Já as ações horizontais, vento e desaprumo, usualmente, não são consideradas. Além do desenvolvimento de um aplicativo que simplifica substancialmente a modelagem da interação, apresentam-se estudos de diferentes exemplos de edifícios de forma a deixar clara a possibilidade de utilização prática dos procedimentos propostos. Como observado nos exemplos estudados, os resultados obtidos por meio dos modelos propostos apresentaram diferenças preocupantes em relação ao modelo considerado usual. Dessa forma, ressalta-se, além da importância da consideração do efeito arco, a importância da consideração das ações horizontais no dimensionamento da estrutura em concreto armado que serve de apoio a edifícios em alvenaria estrutural. / This work deals with a safe and feasible numerical procedure based on finite element method that can be used to evaluate the importance of the horizontal actions when analyzing the interaction between a structural masonry building and a reinforced concrete support structure. The proposed models consider the arch effect with vertical and horizontal actions. It is important to notice that the vertical loads, dead and live loads from slabs and walls, are usually considered as uniformly distributed and directly applied on the support structure. Besides, the horizontal actions are usually not considered. The development of an automatic procedure that simplifies significantly the model of the interaction is shown and after this work presents several study cases of different buildings to emphasize the practical use of the proposed procedures. As observed in the studied examples, the results obtained through the proposed models present differences in relation to the model considered usual. In that way, it is pointed out, besides the importance of the consideration of the arch effect, the importance of the consideration of the horizontal actions in the design the reinforced concrete structure used as support to structural masonry buildings.

Neste trabalho, propõe-se um procedimento numérico seguro e viável, baseado no método dos elementos finitos, para avaliar a importância das ações horizontais na análise da interação entre a alvenaria estrutural e sua estrutura de apoio em concreto armado. Os modelos propostos englobam a consideração do efeito arco com atuação das cargas verticais e ações horizontais. É importante ressaltar que as cargas verticais, peso próprio das paredes e as ações das lajes, usualmente, são consideradas no dimensionamento da estrutura de concreto como uniformemente distribuídas e diretamente aplicadas sobre as vigas. Já as ações horizontais, vento e desaprumo, usualmente, não são consideradas. Além do desenvolvimento de um aplicativo que simplifica substancialmente a modelagem da interação, apresentam-se estudos de diferentes exemplos de edifícios de forma a deixar clara a possibilidade de utilização prática dos procedimentos propostos. Como observado nos exemplos estudados, os resultados obtidos por meio dos modelos propostos apresentaram diferenças preocupantes em relação ao modelo considerado usual. Dessa forma, ressalta-se, além da importância da consideração do efeito arco, a importância da consideração das ações horizontais no dimensionamento da estrutura em concreto armado que serve de apoio a edifícios em alvenaria estrutural. / This work deals with a safe and feasible numerical procedure based on finite element method that can be used to evaluate the importance of the horizontal actions when analyzing the interaction between a structural masonry building and a reinforced concrete support structure. The proposed models consider the arch effect with vertical and horizontal actions. It is important to notice that the vertical loads, dead and live loads from slabs and walls, are usually considered as uniformly distributed and directly applied on the support structure. Besides, the horizontal actions are usually not considered. The development of an automatic procedure that simplifies significantly the model of the interaction is shown and after this work presents several study cases of different buildings to emphasize the practical use of the proposed procedures. As observed in the studied examples, the results obtained through the proposed models present differences in relation to the model considered usual. In that way, it is pointed out, besides the importance of the consideration of the arch effect, the importance of the consideration of the horizontal actions in the design the reinforced concrete structure used as support to structural masonry buildings.