Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/41469
Title in Portuguese: Análise numérica de vigas mistas protendidas com interação parcial
Author: Lima, Ésio Magalhães Feitosa
Advisor(s): Sousa Junior, João Batista Marques de
Keywords: Engenharia de estruturas
Método dos elementos finitos
Vigas de concreto protendido
Construção mista
Nonlinear analysis
Finite element method
Prestressed composite beams
Partial interaction
Issue Date: 27-Aug-2018
Citation: LIMA, E. M. F. Análise numérica de vigas mistas protendidas com interação parcial. 2018. 96 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil)-Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2018.
Abstract in Portuguese: A técnica de protensão, por mais que esteja tradicionalmente referenciada às estruturas de concreto, tem se mostrado bastante benéfica e útil quando usada em estruturas mistas. Trabalhos recentes indicam que quando se pré-tensiona vigas mistas através da inserção de cabos de aço, consegue-se obter diversos benefícios: comportamento elástico em situações de carregamento elevado, maior capacidade resistente e redução da altura útil da viga. Em vigas mistas a interação que ocorre na interface do perfil metálico e da laje de concreto tem grande influência no comportamento estrutural da peça. Na prática, para que um elemento misto não apresente deslizamento relativo entre os materiais, a rigidez na interface de contato deverá ser bastante alta, o que acarreta na utilização de uma grande quantidade de conectores de cisalhamento. Baseado na necessidade de se obter mais informações acerca desta técnica, o presente trabalho tem como objetivo promover uma análise numérica de vigas mistas com protensão externa em regime não linear, considerando a possibilidade de deslizamento na interface de contato da viga mista. O código utilizado para as análises numéricas foi desenvolvido através do programa Matlab, tendo sido fundamentado no Método dos Elementos Finitos. Esta ferramenta é constituída por elementos finitos de pórtico plano e por elementos finitos de cabo de protensão, ambos baseados na teoria de vigas de Euler-Bernoulli. Em relação à não linearidade geométrica, foi considerada as deformações de Green-Lagrange decorrentes da formulação Lagrangeana total. Para representação da não linearidade física, foram considerados modelos constitutivos presentes em normas e trabalhos relevantes. Para a integração dos esforços internos e da matriz tangente na seção transversal e ao longo do eixo longitudinal, foram utilizados o Método das Fatias, a Quadratura de Gauss e a Quadratura de Lobatto. Por fim, os resultados obtidos pelo programa foram comparados com resultados experimentais, analíticos e numéricos de exemplos específicos disponíveis na literatura técnica, e pôde-se verificar que o código desenvolvido representa de forma satisfatória o comportamento não linear físico e geométrico de vigas mistas protendidas em que se considera a interação parcial.
Abstract: The protension technique, however traditionally referenced to concrete structures, has been shown to be very beneficial and useful when used in composite structures. Recent works indicate that when pretensioning composite beams through the insertion of steel cables, several benefits can be obtained: elastic behavior in situations of high load, greater capacity resistant and reduction of useful height of the beam. In composite beams the interaction that occurs at the interface of the steel and the concrete slab has influence on the structural behavior of the part. In practice, for a composite element to have no relative slip between the materials, the stiffness at the contact interface should be quite high, which leads to the use of a large number of shear connectors. Based on the need to obtain more information about this technique, the present work aims to realize a numerical analysis of composite beams with external protension in a nonlinear analysis, considering the possibility of sliding at the contact interface of the composite beam. The code used for the numerical analysis was developed through the Matlab program, and was based on the Finite Element Method. This tool consists of finite elements of frame and finite elements of protension cable, both based on Euler-Bernoulli beam theory. In relation to the geometric non-linearity, the Green-Lagrange deformations were considered as the result of the total Lagrangian formulation. For the representation of the material nonlinearity, constitutive models were considered present in norms and relevant papers. For the integration of the internal forces and the tangent matrix in the cross section and along the longitudinal axis, the Slice Method, the Gauss Quadrature Method and the Lobatto Quadrature were used. Finally, the results obtained by the program were compared with experimental, analytical and numerical results of specific examples available in the technical literature, and it was verified that the developed code satisfactorily represents the material and geometrical non-linear behavior of the prestressed composite beams which is considered partial interaction.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/41469
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DECC - Dissertações defendidas na UFC

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
2018_dis_emflima.pdf1,62 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.