Análise estática de lajes de concreto armado incluindo não-linearidade física e geométrica

Abstract

O objetivo desta dissertação é desenvolver uma formulação para análise não-linear de lajes de concreto armado, através do Método dos Elementos Finitos. O modelo inclui o comportamento mecânico não-linear dos matérias. A possibilidade de ocorrerem grandes deslocamentos e a influência das condições de contorno no plano. O carregamento dever monótono crescente e de curta duração. Inicialmente é estabelecida uma formulação analítica para placas, considerando a deformação por corte e a ocorrência de deformações finitas. Na aplicação do Método dos Elementos Finitos para solução do problema é utilizado um elemento isoparamétrico quadrático, de oito nós da família Serendipity. Aplicando-se o Princípio dos Trabalhos Virtuais, chega-se a um sistema de equações de equilíbrio não-lineares. O comportamento mecânico da estrutura é avaliado através de um modelo laminar. O concreto é modelado como um material isotrópico, não-linear elástico. A fissuração é incluída através de um modelo distribuído, considerando-se a rigidez à tração do concreto entre fissuras (“tension stiffening”). A armadura é representada como uma camada de aço de espessura equivalente, que apenas resiste a esforços normais na direção das barras. O aço é idealizado como um material elástico bilinear, admitindo-se perfeita aderência entre a armadura e o concreto. Na solução do sistema de equações não-lineares é empregado o Método de Newton-Raphson modificado. Como forma de acelerar a convergência é introduzido o Método Secante-Newton. É feita a comprovação experimental do modelo, demonstrando-se a grande influência que a não-lenaridade geométrica e as condições de contorno no plano exercem sobre a resposta estática de lajes de concreto armado.