Simulação numérica de painéis de concreto armado submetidos ao corte puro

Abstract

A análise de painéis de concreto armado submetidos a corte puro é um tópico que tem recebido atenção de pesquisadores ao longo dos anos. Isto se deve, principalmente, à dificuldade encontrada na aplicação do carregamento e das condições de vinculação sobre a estrutura. Esta dificuldade é constatada tanto experimentalmente como na análise numérica. O objetivo deste trabalho é apresentar um modelo numérico para simular o comportamento de painéis de concreto simples e de concreto armado submetidos ao corte. Na análise computacional via Elementos Finitos, será utilizado um modelo de fissura incorporada que considera a contribuição da armadura no equilíbrio interno de forças do elemento. Estes modelos se baseiam no conceito de descontinuidades incorporadas dentro de elementos finitos padrão. O modelo incorporado implementado é uma continuação dos trabalhos desenvolvidos por d’Avila (2003) e Brisotto (2006), baseados no modelo de Dvorkin, Cuitiño e Gioia (1990). O modelo de transferência de tensão por aderência de Russo, Zingone e Romano (1990) foi usado por d’Avila para incluir a contribuição da armadura no equilíbrio interno de forças do elemento. Para representar as barras de aço da armadura, é utilizado o modelo incorporado desenvolvido por Elwi e Hrudey (1989) que permite a disposição arbitrária das barras no interior dos elementos de concreto. Os resultados dos ensaios numéricos de painéis de concreto armado submetidos ao corte puro com diferentes taxas de armadura são comparados com os resultados experimentais apresentados por Vecchio (1981). São incluídos dois diferentes modelos de efeito de pino (resistência ao corte das barras da armadura), analisando-se a influência dos mesmos no comportamento dos painéis ensaiados. O efeito do engrenamento dos agregados na fissura também foi estudado. Vários painéis com diferentes formas de ruptura experimental foram simulados, obtendo-se respostas muito boas para a maioria deles. Comparações da resposta tensão tangencial x distorção com e sem efeito de pino foram feitas, verificando-se a grande importância deste efeito na resposta global.

The analysis of reinforced concrete panels submitted to in-plane shear has received the attention of researchers along the years. It is mainly due to the difficulty to simulate the application of the external loads and the structural boundary conditions. The purpose of this work is to present a numerical model to represent reinforced concrete panels submitted to inplane shear. In the computational analysis via Finite Elements, an embedded crack model that considers the inclusion of the reinforcement contribution in the internal force equilibrium of the element is presented. This type of model is based in discontinuities embedded into standard finite elements. The implemented formulation uses the model presented by Dvorkin, Cuitiño and Gioia (1990), which does not have the reinforcement contribution in the element internal equilibrium. The adherence stress transfer model of Russo, Zingone and Romano (1990) is used to include this reinforcement contribution. An embedded model was employed to represent the reinforcement bars, allowing that they can be placed in an independent position and shape in the FEM elements. The numerical results are compared with Vecchio’s work. Also are included two different dowel action models (transversal shear resistance of the bars) and is studied their influence in the panels’ behavior. Panels with different experimental rupture modes were simulated with good responses in the most cases. Comparisons of shear stress x shear strain curve with and without dowel action are performed, showing the importance of this effect on the global response.