Concepção de modelos de escoras e tirantes para a análise de vigas de betão armado com aberturas

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.O método de análise e dimensionamento de estruturas de betão armado baseado em modelos de escoras e tirantes é especialmente vocacionado para elementos descontínuos, representando-os de modo aproximado mas realista. Além disso, é um método simples cujos modelos para zonas descontínuas se prestam a uma análise localizada do comportamento que pode dispensar o auxílio de meios informáticos. No presente trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um modelo de escoras e tirantes para vigas com aberturas de grandes dimensões, situadas na metade inferior da alma junto aos apoios, colocando-se um especial enfoque na análise da sua configuração. Esta localização das aberturas afecta sobretudo a resistência das vigas ao esforço transverso, uma vez que interfere com o mecanismo resistente associado a este esforço. Desde já se pode afirmar que na zona da abertura, ou seja no lintel acima desta, os modelos não variam, de modo que as principais variações afectam sobretudo a zona de amarração do tirante longitudinal colocado acima da abertura. Na primeira fase do trabalho foi avaliada a influência da geometria e localização da abertura sobre os esforços do modelo de escoras e tirantes estabelecendo-se uma relação simples entre os esforços nos tirantes longitudinais acima e abaixo da abertura. Na segunda fase foi desenvolvido um modelo apropriado para a maioria das vigas com abertura, tendo-se prestado particular atenção ao aspecto crítico da amarração do tirante longitudinal do lintel acima da abertura.The analysis and design of reinforced concrete structures based on strut and tie models is a methodology justified by the static principle of plastic limit analysis which represents in an approximated but realistic manner those structures. This is a simple methodology which can be applied to problems with some complexity, as is the case of the so called singularity regions, as well as to common problems, particularly for the verification of the ULS. Furthermore, even though it can be applied together with computational tools, it can also be applied for quick preliminary studies which do not need such tools. This paper presents the development of a strut and tie model for beams with an openings in the lower half of the web near one of the supports, offering a special focus on the analysis of the configuration of such a model. The location of these openings primarily affects the beam shear resistance. In the opening region two main zones can be defined: one above it, which is kept fixed, and another one where the longitudinal tie of the former is anchored, which requires a deeper analysis. The first part of the work investigates the influence of the opening geometry and location on the internal forces field of the strut and tie model, and a simple relationship between tension in the main longitudinal reinforcement and opening longitudinal reinforcement is established. In the second part a model is established which can be applied to the analysis of common openings of the type investigate