Estudo comparativo entre métodos simplificados e modelos de elementos finitos não lineares para o cálculo de flecha imediata em vigas de concreto armado

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2011Existem diversos métodos e modelos de cálculo que levam em conta as não linearidades de material para se estimar a flecha imediata em vigas de concreto armado sob cargas de serviço. Neste trabalho é realizado um estudo comparativo entre as flechas de vigas biapoiadas e contínuas de concreto armado obtidas por métodos simplificados e por modelos refinados de elementos finitos (EF). Os métodos simplificados estudados são o proposto por Branson, tanto o original recomendado pela NBR 6118/2007, como o modificado segundo os comentários técnicos da NB-1, publicados pelo Ibracon, e também o método Bilinear indicado pelo CEB "Design Manual on Cracking and Deformations". São utilizados dois modelos de elementos finitos, o primeiro com elementos de barra de 3 nós e 7 graus de liberdade, sendo a seção transversal subdividida em camadas, onde cada camada está sujeita a um estado uniaxial de tensões. Nesse modelo a não linearidade dos materiais é considerada a partir de relações constitutivas do aço e do concreto, que incluem um modelo refinado de "tension-stiffening". Este modelo de EF foi implementado no programa computacional ANALEST. O segundo modelo de EF utiliza elementos de viga, sendo a não linearidade física considerada por meio de diagramas momento-curvatura, obtidos tanto a partir da fórmula de Branson como do método Bilinear. Este modelo de EF, assim como os métodos simplificados estudados, foram implementados no programa computacional AVSer, desenvolvido para realização deste trabalho. Primeiramente são realizados alguns estudos paramétricos. Após avalia-se a acurácia do modelo de EF implementado no programa ANALEST comparando os seus resultados de deslocamentos com flechas obtidas experimentalmente em diversas vigas biapoiadas de concreto armado e também algumas vigas contínuas, ensaiadas por diferentes autores. Os demais métodos e modelo de EF estudados também são comparados aos resultados experimentais para alguns exemplos. Em seguida comparam-se os resultados obtidos pelos diferentes métodos simplificados e modelos de EF para diversos exemplos de vigas de concreto armado em serviço, variando-se as características geométricas das vigas, o tipo de carregamento, resistência do concreto e taxa de armadura. Os resultados obtidos são analisados separadamente, as vigas biapoiadas das vigas contínuas, adotando como referência as flechas calculadas pelo programa ANALEST. Ao final do trabalho são extraídas conclusões e algumas recomendações quanto ao uso dos métodos e modelos estudados