Efeitos da interação solo-estrutura em estruturas aporticadas

Abstract

O presente trabalho trata a respeito da consideração dos efeitos da interação solo estrutura (ISE) no dimensionamento e análise estrutural de edificações com estrutura aporticada em concreto armado, apoiada sobre fundações superficiais, em contraponto à hipótese de apoios indeslocáveis sob a estrutura, sendo esta última, uma simplifica ção comumente adotada por engenheiros calculistas. A observação desses efeitos é realizada mediante simulação numérica desenvolvida no modo Mechanical do software ANSYS a partir da linguagem APDL (ANSYS Parametric Design Language) e utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Dado o caráter interdisciplinar do tema, é realizada uma ampla revisão bibliográfica sobre os principais tópicos relacionados, buscando entender todos os aspectos relevantes que possam influenciar a análise. Dessa forma, é utilizado para a simulação numérica do solo, o modelo constitutivo de Drucker-Prager, buscando aproximar o real comportamento não linear do solo, perante a aplicação dos esforços da estrutura. Os resultados encontrados neste trabalho, são observados mediante a comparação dos esforços internos e deslocamentos resultantes entre um modelo com a interação solo-estrutura e um modelo com a hipótese de base engastada em apoios indeslocáveis. Com isso, é possível perceber que a consideração da interação solo-estrutura representa o comportamento estrutural de maneira mais realista, com uma alteração significativa dos deslocamentos e esforços internos resul tantes. Essas alterações podem conduzir, neste caso, à realização de um projeto mais seguro e econômico.

The present work addresses the consideration of the effects of soil-structure interaction (SSI) in the design and structural analysis of buildings with reinforced concrete frame structures supported on shallow foundations, as opposed to the assumption of rigid supports beneath the structure, which is a simplification commonly adopted by structural engineers. The observation of these effects is carried out through numerical simulation developed in Mechanical mode of the ANSYS software using the ANSYS Parametric Design Language (APDL) and employing the Finite Element Method (FEM). Given the interdisciplinary nature of the topic, an extensive literature review is conducted on the main related topics, aiming to understand all relevant aspects that may influence the analysis. Thus, the Drucker-Prager constitutive model is used for soil numerical simulation, seeking to approximate the real nonlinear behavior of soil under structural loading. The results obtained in this work are observed by comparing the internal forces and resulting displacements between a model with soil-structure interaction and a model with the assumption of rigid supports. Consequently, it is possible to perceive that considering soil-structure interaction represents the structural behavior more realistically, with a significant alteration of resulting displacements and internal forces. These alterations can lead, in this case, to the realization of a safer and more economical design.