SIMPLIFIED NUMERICAL MODEL FOR ANALYSIS OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAMS WITH PARTIAL INTERACTION
O presente estudo se refere à análise de vigas mistas aço-concreto considerando os diversos efeitos não lineares. Tais efeitos geram grande complexidade ao projeto exigindo metodologias computacionais para a aferição precisa do comportamento estrutural. Com boa eficiência numérica, o Método da Rótula Plástica Refinado, se destaca também pela sua simplicidade. Utilizou-se essa metodologia considerando molas rotacionais fictícias nas extremidades dos elementos finitos para a simulação da plasticidade. Entretanto, essa abordagem foi inicialmente desenvolvida para materiais isotrópicos com comportamento elasto-plástico perfeito, implicando em perdas de precisão na análise de estruturas que contém concreto em sua composição. Além disso, os efeitos da interação parcial não podem ser simulados pelo comportamento inerentemente rotacional das molas. Desse modo, para correção dos problemas observados, a introdução dos efeitos da fissuração e da interação parcial foi abordada via momento de inércia efetivo definido por critérios normativos no caso da interação parcial, e utilizando o modelo de Patel para a simulação da fissuração na laje componente da viga mista. Ademais, a não linearidade geométrica foi introduzida ao modelo considerando uma formulação corrotacional, desmembrando dos deslocamentos de corpo rígido aqueles que realmente causam deformação ao elemento. A validação das implementações foi feita com base na comparação com dados numéricos e experimentais presentes na literatura. Os resultados obtidos convergiram para o comportamento esperado, captando a fissuração, o limite elástico e o limite plástico satisfatoriamente.
SIMPLIFIED NUMERICAL MODEL FOR ANALYSIS OF STEEL-CONCRETE COMPOSITE BEAMS WITH PARTIAL INTERACTION
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DOI: 10.22533/at.ed.84921180819
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Palavras-chave: Interação parcial, vigas mistas aço-concreto, fissuração, plasticidade concentrada.
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Keywords: Partial interaction, steel-concrete composite beams, cracking, concentrated plasticity.
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Abstract:
The present study refers to the composite steel-concrete beams analysis considering the various nonlinear effects. These effects generate complexity to the design requiring computational methodologies for the accurate measurement of structural behavior. With good numerical efficiency, the Refined Plastic Hinge Method also stands out for its simplicity. This methodology will be used considering rotational pseudo-springs at the finite elements ends for the simulation of plasticity. However, this approach was initially developed for isotropic materials with elastic-perfectly-plastic behavior, implying loss of precision in the analysis of structures containing concrete in their composition. Furthermore, the effects of partial interaction can not be simulated by the inherently rotational behavior of the pseudo-springs. Thus, to corrected reported problems, the introduction of the cracking and partial interaction effects will be approached through effective moment of inertia defined by normative criteria for partial shear connection and using the Patel model for cracking simulation in concrete slab. In addition, geometric non-linearity will be introduced to the model considering a co-rotational formulation, dismembering from the rigid body displacements those that actually cause deformation to the element. The validation of the implementations will be done based on the comparison with numerical and experimental data present in the literature. The results converged to the expected behavior, capturing cracking, elastic and plastic limit satisfactorily.
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Número de páginas: 11
- Samuel Louzada Simões
- Tawany Aparecida de Carvalho
- Rafael Cesário Barros
- Ricardo Azoubel da Mota Silveira
- Ígor José Mendes Lemes
