O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um programa computacional, elaborado através do método dos elementos finitos, para análise tridimensional de situações de punção em lajes de concreto armado com e sem armadura de cisalhamento. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento do concreto. Para a simulação do concreto submetido a um carregamento de longa duração, empregou-se o modelo de camadas superpostas. Este modelo admite que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas com a mesma deformação, porém características materiais diferentes. A tensão total é obtida pela soma das contribuições de cada camada. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido no interior do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Assim, os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, a matriz de rigidez da armadura tem a mesma dimensão da matriz de rigidez do elemento de concreto, as quais são somadas para a obtenção da matriz de rigidez total Para representar o comportamento após à fissuração do concreto, é utilizado o modelo de fissuras distribuídas, onde apenas as propriedades dos materiais são modificadas e a malha de elementos finitos não necessita de atualização. Sugerem-se duas formulações para a consideração da contribuição do concreto entre fissuras e da redução na capacidade de transferência de corte devido ao aumento da abertura da fissura. Este último é incluído através de uma simplificação, que consiste em atribuir ao módulo de elasticidade transversal, correspondente ao plano fissurado, um valor reduzido. Para comprovar a validade do programa computacional desenvolvido, comparam-se os resultados numéricos com valores experimentais de ensaios realizados por Coelho (1999), Trautwein (2001) e Fusco (1988). Obtiveram-se boas aproximações para lajes com e sem armadura de cisalhamento. Desta forma, o programa computacional desenvolvido pode ser empregado para generalizar resultados experimentais em lajes cogumelo com variação na resistência do concreto, na bitola das barras de armadura, no espaçamento entre as barras e no número de camadas de armadura de cisalhamento.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um programa computacional, elaborado através do método dos elementos finitos, para análise tridimensional de situações de punção em lajes de concreto armado com e sem armadura de cisalhamento. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento do concreto. Para a simulação do concreto submetido a um carregamento de longa duração, empregou-se o modelo de camadas superpostas. Este modelo admite que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas com a mesma deformação, porém características materiais diferentes. A tensão total é obtida pela soma das contribuições de cada camada. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido no interior do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Assim, os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, a matriz de rigidez da armadura tem a mesma dimensão da matriz de rigidez do elemento de concreto, as quais são somadas para a obtenção da matriz de rigidez total Para representar o comportamento após à fissuração do concreto, é utilizado o modelo de fissuras distribuídas, onde apenas as propriedades dos materiais são modificadas e a malha de elementos finitos não necessita de atualização. Sugerem-se duas formulações para a consideração da contribuição do concreto entre fissuras e da redução na capacidade de transferência de corte devido ao aumento da abertura da fissura. Este último é incluído através de uma simplificação, que consiste em atribuir ao módulo de elasticidade transversal, correspondente ao plano fissurado, um valor reduzido. Para comprovar a validade do programa computacional desenvolvido, comparam-se os resultados numéricos com valores experimentais de ensaios realizados por Coelho (1999), Trautwein (2001) e Fusco (1988). Obtiveram-se boas aproximações para lajes com e sem armadura de cisalhamento. Desta forma, o programa computacional desenvolvido pode ser empregado para generalizar resultados experimentais em lajes cogumelo com variação na resistência do concreto, na bitola das barras de armadura, no espaçamento entre as barras e no número de camadas de armadura de cisalhamento.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um programa computacional, elaborado através do método dos elementos finitos, para análise tridimensional de situações de punção em lajes de concreto armado com e sem armadura de cisalhamento. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento do concreto. Para a simulação do concreto submetido a um carregamento de longa duração, empregou-se o modelo de camadas superpostas. Este modelo admite que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas com a mesma deformação, porém características materiais diferentes. A tensão total é obtida pela soma das contribuições de cada camada. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido no interior do elemento de concreto. Considera-se aderência perfeita entre o concreto e o aço. Assim, os deslocamentos ao longo das barras de aço são determinados a partir dos deslocamentos nodais dos elementos de concreto. Desta forma, a matriz de rigidez da armadura tem a mesma dimensão da matriz de rigidez do elemento de concreto, as quais são somadas para a obtenção da matriz de rigidez total Para representar o comportamento após à fissuração do concreto, é utilizado o modelo de fissuras distribuídas, onde apenas as propriedades dos materiais são modificadas e a malha de elementos finitos não necessita de atualização. Sugerem-se duas formulações para a consideração da contribuição do concreto entre fissuras e da redução na capacidade de transferência de corte devido ao aumento da abertura da fissura. Este último é incluído através de uma simplificação, que consiste em atribuir ao módulo de elasticidade transversal, correspondente ao plano fissurado, um valor reduzido. Para comprovar a validade do programa computacional desenvolvido, comparam-se os resultados numéricos com valores experimentais de ensaios realizados por Coelho (1999), Trautwein (2001) e Fusco (1988). Obtiveram-se boas aproximações para lajes com e sem armadura de cisalhamento. Desta forma, o programa computacional desenvolvido pode ser empregado para generalizar resultados experimentais em lajes cogumelo com variação na resistência do concreto, na bitola das barras de armadura, no espaçamento entre as barras e no número de camadas de armadura de cisalhamento.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Mirtes Silva Bandeira.pdf: 1398385 bytes, checksum: 7dcd97063d2a906cae0c75efbb0b3bc2 (MD5) Previous issue date: 2006-09-27 / In this work was carried simulations in the slabs and compared results with those obtained in the experimental research of Campos (2000) and Pires (2003), held on the slabs reinforced concrete brought to the failure by bending for inquiry of strengthening using uper the surface. For the modeling version 8.1.2 of DIANA was used and the inquiry of the behavior of the slabs was made through nonlinear analysis, adopting for the models elements of shell and solid. The behavior of the slabs was analyzed through the displacements central and approached the influence of the positioning of the reinforcement, the supports and the parameters that define the behavior of the concrete in the softening phase, being distinguished it maximum resistance of the concrete in the tension. The results are indicative of the good performance of the applied numerical models and that, the programs that use the concepts of the Fracture Mechanics in its formularizations, consist in powerful tool to reduce the amount of tests for the study of some specific phenomena, since that if they have resulted trustworthy of the behavior of the employed materials. / Neste trabalho foram realizadas simulações em lajes maciças e comparados os resultados com os obtidos das pesquisas experimentais de Campos (2000) e Pires (2003), realizadas em lajes de concreto armado levadas à ruína por flexão, para a investigação de reforço pela face superior. Para a modelagem foi usada a versão 8.1.2 do DIANA e a investigação do comportamento das lajes foi feita através de análise não-linear, adotando-se para os modelos elementos de casca e sólido. O comportamento das lajes foi analisado através dos deslocamentos centrais e abordou a influência do posicionamento das armaduras, dos apoios e dos parâmetros que definem o comportamento do concreto na fase de amolecimento, destacando-se a máxima resistência do concreto à tração. Os resultados obtidos são indicativos do bom desempenho dos modelos numéricos aplicados e que, os programas que utilizam os conceitos da mecânica da fratura nas suas formulações, constituem-se em poderosa ferramenta para reduzir a quantidade de experimentos para o estudo de alguns fenômenos específicos, desde que se tenham resultados confiáveis do comportamento dos materiais empregados.

[pt] Neste trabalho apresenta-se ferramentas computacionais para o projeto de lajes maciças de concreto armado. O projeto de lajes é feito utilizando-se uma análise elástica, elasto- plástica perfeita, um dimensionamento ótimo utilizando programação matemática e um projeto pela análise plástica. O projeto convencional de lajes de concreto armado tem sido feito a partir de esforços solicitantes determinados pela hipótese de comportamento linear elástico do material. Utilizando-se as ferramentas computacionais desenvolvidas neste trabalho é proposto um procedimento de projeto de lajes maciças de concreto armado que utiliza esforços solicitantes obtidos através de uma análise elasto-plástica perfeita desenvolvida pelo método dos elementos finitos. O dimensionamento das armaduras ortogonais, positivas e negativas, em cada ponto da laje é feito de modo a atender aos critérios de resistência definidos em função dos momentos de flexão e de torção e de maneira a se ter o menor consumo de aço. Os estados limites de utilização correspondentes à flecha da laje e à abertura de fissuras também são considerados no projeto. A análise elástica e elasto-plástica perfeita das lajes, descritas pelo seu plano médio e discretizadas pelo método dos elementos finitos, são feitas em regime de pequenos deslocamentos com formulação consistente em deslocamentos. Na análise elasto- plástica perfeita é utilizado o algoritmo de Newton-Raphson para solução das equações de equilíbrio a nível global da estrutura. As relações da Teoria da Plasticidade são resolvidas a nível local, ou seja, para cada ponto de Gauss da estrutura discretizada. O problema de retorno das tensões na análise elasto-plástica perfeita é formulado como um problema de Programação Matemática (PM). O Método dos Pontos Interiores proposto por Herskovits (HERSKOVITS, 1995) é utilizado como algoritmo de retorno das tensões na análise elasto-plástica perfeita. / [en] In this work it is presented computational methodologies for the design of reinforced concrete massive slabs. The design of the slabs is made using an elastic and perfect elastoplastic analysis, an optimum design using mathematical programming and a plastic analysis project. The conventional project of reinforced concrete slabs has been made starting from efforts determined by the hypothesis of linear elastic behavior of the material. Using the computational methodologies developed in this work, it is proposed a procedure of design of reinforced concrete massive slabs that uses efforts obtained through a perfect elasto-plastic analysis developed by the finite element method. The design of the orthogonal reinforcements, positive and negative, in each point of the slab is made in order to assist the yield criteria defined in function of the bending and torsion moments and in order to obtain the lowest consumption of reinforcement. The limit states of serviceability corresponding to the slab deflection and crack opening are also considered in the design.The elastic and perfect elasto-plastic analyses of the slabs, described by their medium plan and discretized by the finite element method, are performed under the hypothesis of small displacements with consistent formulation in displacements. In the perfect elasto-plastic analysis, the Newton-Raphson algorithm is used to solve the equilibrium equations at global level of the structure. The relationships of the Plasticity Theory are resolved at local level,that is, for each Gauss point of the iscretized structure. The return mapping problem in the perfect elasto- plastic analysis is formulated as a problem of Mathematical Programming (PM). The Method of the Interior Points proposed by Herskovits (HERSKOVITS, 1995) is used as a return mapping algorithm in the perfect elasto-plastic analysis.

Submitted by Luis Ricardo Andrade da Silva (lrasilva@uefs.br) on 2017-11-28T23:42:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao - Mercurie Janeai Mateus Araujo Rocha.pdf: 2758370 bytes, checksum: 944f4fc5f24c7c08b8ca7abcf999414a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-28T23:42:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao - Mercurie Janeai Mateus Araujo Rocha.pdf: 2758370 bytes, checksum: 944f4fc5f24c7c08b8ca7abcf999414a (MD5) Previous issue date: 2017-09-04 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / In this work the influence of the shear strength of the concrete in the bending of reinforced concrete slabs was studied through two models of analysis. The first model (proposed model 1) combines an isotropic damage model for concrete, proposed by Oliver et al., and the perfect elastoplastic model for steel reinforcement. The second model (proposed model 2), which is in fact a modification of the previous model, introduces a unique damaging to the concrete transverse modulus of elasticity, based on a proposal by Matzenbacher. The behavior of slabs was simulated through the Classical Theory of Laminates and the variational formulation of the problem was developed through the Principle of Virtual Works. The numerical treatment of the problem was based on the Finite Element Method, using a finite rectangular element with 24 degrees of freedom, incorporating Newton-Raphson's incremental-iterative process with load control and displacement control. The validation of the two models was based on the simulation of four rectangular slabs under bending, whose analysis revealed that it is essential to damage the concrete modulus of elasticity when using the damage mechanics. / Neste trabalho foi estudada a influ?ncia da resist?ncia ao cisalhamento do concreto na flex?o de lajes de concreto armado, atrav?s de dois modelos de an?lise. O primeiro modelo (modelo proposto 1) combina um modelo de dano isotr?pico para o concreto, proposto por Oliver e colaboradores, e o modelo elastopl?stico perfeito para o a?o das armaduras. O segundo modelo (modelo proposto 2), que na verdade ? uma modifica??o do modelo anterior, introduz uma danifica??o exclusiva para o m?dulo de elasticidade transversal do concreto, baseado em uma proposta de Matzenbacher. O comportamento das lajes foi simulado atrav?s da Teoria Cl?ssica de Laminados sendo desenvolvida a formula??o variacional do problema por meio do Princ?pio dos Trabalhos Virtuais. O tratamento num?rico do problema foi baseado no M?todo dos Elementos Finitos, utilizando um elemento finito retangular com 24 graus de liberdade, incorporando o processo incremental-iterativo de Newton-Raphson com controle de carga e controle de deslocamento. A valida??o dos dois modelos se deu a partir da simula??o de quatro lajes retangulares sob flex?o, cujas an?lises revelaram ser imprescind?vel a danifica??o do m?dulo de elasticidade transversal do concreto ao se usar a mec?nica do dano.

Este trabalho apresenta estudos, ensaios e análises de resultados a respeito do comportamento à fadiga das estruturas de concreto armadas com barras isoladas e telas soldadas, começando pelas lajes de pontes, seus elementos mais sensíveis à fadiga. A parte experimental desta pesquisa consiste na investigação experimental do comportamento à fadiga de lajes de concreto armado, executadas com e sem pré-lajes armadas com barras de aço isoladas ou em tela soldada. Foram realizados ensaios de fadiga de barra ao ar em 36 corpos de prova de CA50 f10 mm, isoladas e em tela, com o objetivo de construir a Curva de Wöhler dessas barras de produção nacional. Além disso, foram ensaiadas 20 lajes executadas com e sem pré-lajes de concreto, montadas com diversas configurações de armadura, submetidas a ensaios estáticos e dinâmicos. A configuração de armadura adotada nas lajes da pesquisa foi baseada nas utilizadas com freqüência neste tipo de elemento das pontes. A escassez de dados precisos a respeito do comportamento de lajes armadas com barras ou com telas soldadas de fabricação brasileira submetidas a ações cíclicas conduziu ao propósito de se elaborar uma pesquisa de caráter experimental sobre esse tema, cujos resultados e conclusões pudessem fornecer informações mais precisas a respeito do desempenho das lajes. / This research presents the studies, tests and the analysis of the results about the behavior of concrete structures reinforced with rebars or steel mesh due to fatigue loading, starting with bridge slabs which are the most susceptible elements to fatigue. The experimental part of this research consists in testing the behavior due to fatigue of concrete slabs, with or without pre-slabs and reinforced with continuous bars or steel mesh. Axial testing in air of 36 specimens of CA50 f10 mm in continuous bars and mesh were made in order to build the Wöhler Curve for Brazilian conditions. Beyond that, tests were made in 20 concrete slabs with pre-slabs, with several reinforcements arrangement. The 20 slabs were submitted to static and dynamic loading. The reinforcement configuration was based on the commonly used for these elements. The scarcity of more precise data about the behavior of concrete slabs reinforced with rebars or welded mesh made in Brazil submitted to cycle loading was the major reason to make a research based on the testing results about this theme, which results and conclusions are capable of producing more accurate information about the behavior of the slabs.

Este trabalho apresenta estudos, ensaios e análises de resultados a respeito do comportamento à fadiga das estruturas de concreto armadas com barras isoladas e telas soldadas, começando pelas lajes de pontes, seus elementos mais sensíveis à fadiga. A parte experimental desta pesquisa consiste na investigação experimental do comportamento à fadiga de lajes de concreto armado, executadas com e sem pré-lajes armadas com barras de aço isoladas ou em tela soldada. Foram realizados ensaios de fadiga de barra ao ar em 36 corpos de prova de CA50 f10 mm, isoladas e em tela, com o objetivo de construir a Curva de Wöhler dessas barras de produção nacional. Além disso, foram ensaiadas 20 lajes executadas com e sem pré-lajes de concreto, montadas com diversas configurações de armadura, submetidas a ensaios estáticos e dinâmicos. A configuração de armadura adotada nas lajes da pesquisa foi baseada nas utilizadas com freqüência neste tipo de elemento das pontes. A escassez de dados precisos a respeito do comportamento de lajes armadas com barras ou com telas soldadas de fabricação brasileira submetidas a ações cíclicas conduziu ao propósito de se elaborar uma pesquisa de caráter experimental sobre esse tema, cujos resultados e conclusões pudessem fornecer informações mais precisas a respeito do desempenho das lajes. / This research presents the studies, tests and the analysis of the results about the behavior of concrete structures reinforced with rebars or steel mesh due to fatigue loading, starting with bridge slabs which are the most susceptible elements to fatigue. The experimental part of this research consists in testing the behavior due to fatigue of concrete slabs, with or without pre-slabs and reinforced with continuous bars or steel mesh. Axial testing in air of 36 specimens of CA50 f10 mm in continuous bars and mesh were made in order to build the Wöhler Curve for Brazilian conditions. Beyond that, tests were made in 20 concrete slabs with pre-slabs, with several reinforcements arrangement. The 20 slabs were submitted to static and dynamic loading. The reinforcement configuration was based on the commonly used for these elements. The scarcity of more precise data about the behavior of concrete slabs reinforced with rebars or welded mesh made in Brazil submitted to cycle loading was the major reason to make a research based on the testing results about this theme, which results and conclusions are capable of producing more accurate information about the behavior of the slabs.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Christine Garrido Marquez.pdf: 3277601 bytes, checksum: e27c6b29c8e0951b47d16d9bbfeb2287 (MD5) Previous issue date: 2006-08-31 / Eight reinforced concrete square flat slabs of reinforced concrete were tested. Slabs were 130mm thick with an 1800 mm side and were submitted to central loading, and the objective was to investigate the influence of column rectangularity coefficient. Column cross section dimensions (cmáx/cmín) varyied between 1 and 4, with a constant perimeter equal to 1000mm. Results presented and analysed include ultimate loads and failure types, modes of rupture, vertical displacements, cracking and deformations of steel and concrete. Comparisons with codes, norms and results of literature results are also presented. The results indicate that as the rectangularity coefficient increases, punching shear resistance decreases for constant perimeter column flat slabs. Suggesting that punching shear has to be considered specially in regions close to column extremity, where there is a larger concentration of shear forces. A proposal for an inclusion of the retangularity parameter (cmáx/cmín) in expressions for calculation punching shear resistance of ACI (2002), CEB-FIP (1991), EC2 (2001) and NBR-6118 (2003) codes is presented. / São analisadas experimentalmente 8 (oito) lajes cogumelo de concreto armado quadradas com 1800 mm de lado e 130 mm de espessura, submetidas a carregamento central, com o objetivo de investigar a influência do índice de retanguralidade do pilar, sendo que a relação entre as dimensões da seção transversal do pilar (cmáx/cmín) variou entre 1 e 4, com perímetro mantido constante e igual a 1000 mm. São apresentados e analisados os resultados das cargas últimas, modos de ruptura, deslocamentos verticais, fissuração e deformações do aço e concreto. São apresentadas comparações dos resultados experimentais com códigos, normas de projeto e resultados da literatura. Os resultados indicam que à medida que aumenta o índice de retangularidade, a resistência à punção diminui, para lajes que possuem pilares com o perímetro constante. Sugerindo que o combate à punção pode ser mais efetivo em regiões próximas das extremidades dos pilares, onde há maior concentração de forças cortantes. É apresentada uma proposta de inclusão do parâmetro cmáx/cmín nas expressões de cálculo da resistência à punção do ACI (2002), CEB-FIP (1991), EC2 (2001) e NBR-6118 (2003).