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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/55511| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Análise de vigas com protensão não-aderente submetidas a cargas de curta e longa duração via Método dos Elementos Finitos |
| Autor(es): | Alves, Juliana Cunha |
| Orientador: | Parente Junior, Evandro |
| Coorientador: | Sousa Júnior, João Batista Marques de |
| Palavras-chave: | Estruturas protendidas;Análise não linear |
| Data do documento: | 2020 |
| Citação: | ALVES, Juliana Cunha. Análise de vigas com protensão não-aderente submetidas a cargas de curta e longa duração via método dos elementos finitos / Juliana Cunha Alves. 2020.119 f. - Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil, Fortaleza, 2020. |
| Resumo: | A utilização da protensão não aderente tem se apresentado como uma excelente solução estrutural. Suas aplicações são diversas, desde vigas, lajes, silos e, mais recentemente, vigas mistas. Dentre suas principais vantagens, podemos citar a possibilidade de manter os elementos esbeltos, capazes de vencer grandes vãos e, ainda assim, apresentarem pequenos deslocamentos. No sistema de pós-tração não aderente os cabos são tensionados após a peça de concreto ter atingido uma resistência necessária. A transferência da tensão é realizada pelos pontos de ancoragem dos cabos. Considerando a vasta aplicação deste sistema, é necessário o desenvolvimento de modelos capazes de representar o comportamento destas estruturas considerando os mais variados aspectos do sistema de protensão utilizado bem como a capacidade de realizar análise que considere a situação de ruptura e a situação em serviço. Neste trabalho, um modelo simples e robusto, baseado no Método dos Elementos Finitos, é proposto para a análise de vigas com protensão não aderente interna e externa submetidas a cargas de curta duração. A viga é discretizada em elementos de pórtico plano e o cabo é considerado como um único elemento finito composto por um número variável de segmentos retos. A não linearidade física e geométrica é considerada e ambos os elementos apresentam uma abordagem Lagrangiana Total. A forma linear de ambos os elementos é apresentada com o objetivo de avaliar o efeito da não linearidade geométrica no comportamento global da estrutura. A análise estrutural apresenta duas etapas. A primeira etapa consiste na aplicação da força de protensão utilizando iterações de Newton-Raphson e a segunda etapa consiste na aplicação do carregamento externo, onde as equações não lineares de equilíbrio são solucionadas utilizando o Método do Controle de Deslocamento. Excelentes resultados foram obtidos para vigas biapoiadas e contínuas com diferentes traçados de cabo. O efeito da não linearidade geométrica e da utilização de diferentes modelos para simular o concreto foram avaliados. Adicionalmente, é proposto um modelo de elementos finitos para a consideração de cargas de longa duração. Esta etapa da análise considera que os materiais se comportam em regime linear e a não linearidade geométrica é desprezada. Os efeitos da retração e fluência do concreto são considerados utilizando o Método do Módulo Efetivo Ajustado e a relaxação do cabo é considerada utilizando relação apresentada na literatura. Excelentes resultados foram obtidos quando comparados com resultados disponíveis na literatura. |
| Abstract: | The unbonded prestressed system is an excelent strutural alternative. Its applications are diverse, from beams, slabs, silos and, more recently, composite beams. Prestressed members are able to be designed as slender elements, capable of overcoming large spans while keeping small displacements. In the post-tensioning system, the unbonded tendons are tensioned after the concrete is cast and the stress is transferred to the concrete element at the anchorage points. Therefore, it is necessaryto develop computer models able to simulate those structures considering the particularities of the prestressing system with unbonded tendons. Also, those models must be able to simulate not only the behavior of the structure at the ultimate conditions but also at service situation. In this work, a simple but robust Finite Element based model is proposed for the short-term analysis of unbonded prestressed concrete beams with internal and external tendons. The reinforced concrete beam is discretized using frame elements and the unbonded tendon is considered as a single element with a variable number of straight segments. Material and geometrical nonlinearities are considered where both elements are formulated using the Total Lagrangian approach. The geometrically linear form of both elements is presented to evaluate the effects of the geometric nonlinearity. The structural analysis is performed in two steps. The first step consists of the prestressing force application using Newton-Raphson iterations. The second step consists of the external loading application where the nonlinear equilibrium equations are solved using the Displacement Control Method. Excellent results were obtained for simply supported and continuous beams with different tendon profiles. Also, the effect of nonlinear strain-displacements terms and the use of different models to simulate the concrete behavior are assessed. Additionally, a Finite Element based model for the consideration of long-term loading is presented. This procedure considers that the materials are in a linear range and geometrical nonlinear terms are neglected. Shrinkage and creep of concrete are considered using the Age-Adjusted Effective Modulus and the tendon relaxation is considered using the model avaliable in literature. Very good results were obtained against available data for simply supported and continuous beams under sustained loads. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/55511 |
| Aparece nas coleções: | DECC - Dissertações defendidas na UFC |
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