Inelastic and second order analysis of structures with bilateral and unilateral contact restrictions.

Programa de P?s-Gradua??o em Engenharia Civil. Departamento de Engenharia Civil, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.Este trabalho apresenta uma metodologia num?rica com base em uma formula??o em deslocamento para simular o comportamento n?o linear 2D de elementos estruturais em a?o, de concreto e mistas de a?o e concreto. S?o abordadas fontes de n?o linearidades, como: os efeitos de segunda ordem e a inelasticidade. Vale ressaltar a ado??o do referencial corrotacional na formula??o n?o linear geom?trica de elementos finitos, baseadas na separa??o expl?cita entre movimentos de corpo r?gido e os que causam deforma??o. A inelasticidade ? modelada considerando a plasticidade concentrada nos n?s dos elementos finitos. Assim, a simula??o do comportamento n?o linear dos materiais, incluindo a determina??o da capacidade resistente das se??es ? abordada atrav?s do M?todo de Compatibilidade de Deforma??es, onde as rela??es constitutivas dos materiais s?o utilizadas explicitamente. Al?m disso, a presente abordagem num?rica n?o se limita a uma tipologia transversal espec?fica e pode ser usada para an?lise de diferentes se??es transversais. Em conjunto ? realizado um estudo da resposta n?o linear de sistemas envolvendo a intera??o solo-estrutura (solo/rocha), com o intuito de fornecer uma modelagem num?rica mais real?stica do problema de engenharia (estrutural/geot?cnico). Essa intera??o pode ser considerada de duas formas diferentes em fun??o da resposta do meio geol?gico, como: bilateral e unilateral. Finalmente, apresentam-se an?lises num?ricas avan?adas de estruturas de a?o, de concreto e mistos de a?o e concreto, para diferentes se??es transversais; e an?lises de sistemas mec?nicos com intera??o solo-estrutura. Os resultados obtidos s?o comparados com respostas num?ricas e experimentais presentes na literatura. Verificou-se nos exemplos simulados que a formula??o num?rica proposta ? est?vel com boa concord?ncia com dados num?ricos e experimentais da literatura.This work presents a numerical methodology based on displacement to simulate the 2D nonlinear behavior of steel, concrete and steel-concrete composite. Nonlinearities sources are addressed, such as: second-order effects and inelasticity. It is worth mentioning the adoption of the corrotational framework in geometric nonlinear formulations of finite elements, based on the explicit separation between rigid body movements and those that cause deformation. This formulation considers the plasticity concentrated in the finite element nodes. Thus, the simulation of the nonlinear behavior of the materials, including the determination the strength of sections is approached through the Strain Compatibility Method, where the constitutive relationships of the materials are used explicitly. In addition, the present approach is not limited to a specific cross-typology and can be used to analyze different cross-sections. Together, a study of the non-linear response of systems involving the soil-structure interaction (soil / rock) is carried out, always looking for the most realistic numerical modeling of the engineering problem (structural/ geotechnical). This interaction can be considered in two different according to the response of the geological environment as: bilateral and unilateral. Finally, advanced numerical analyzes of steel, concrete and steelconcrete composite structures are presented, for different cross sections; and analysis of structural systems with soil-structure iteration. The results obtained are compared with numerical and experimental responses found in the literature. It has been found in the simulated examples the proposed numerical formulation is stable with good agreement to numerical and experimental data of the literature