Análise numérica não linear de lajes de concreto com fôrma de aço incorporada.

Abstract

Os edifícios de múltiplos andares são cada vez mais comuns em grandes cidades para diversas finalidades, como edifícios residenciais e comerciais. As lajes de concreto com fôrma de aço incorporada são largamente utilizadas nesse tipo de edifícios. O comportamento das lajes mistas é governado pelo cisalhamento longitudinal na interface entre o aço e o concreto, que é desenvolvido em lajes sob flexão simples. O método m-k e o método da interação parcial, utilizados no cálculo da resistência ao cisalhamento na interface aço-concreto de lajes mistas, são baseados em ensaios experimentais caros e de longa duração. O uso do método dos elementos finitos apresenta vantagens como alta eficiência e baixo custo, logo, a análise numérica das lajes mistas se apresenta como uma alternativa interessante. O objetivo principal desse trabalho é implementar um modelo de elementos finitos para análise numérica não linear de lajes de concreto com fôrma de aço incorporada. Dessa forma, dois elementos finitos planos de casca para análise numérica não linear de placas de concreto estrutural simples ou armado e placas de aço são implementados. Na formulação do primeiro é utilizada a teoria de placas de Reissner-Mindlin (placas espessas) definindo um elemento plano de casca com nove nós e cinco graus de liberdade por nó a ser utilizado na modelagem de placas de concreto. O segundo elemento plano de casca é baseado na teoria de placas de Kirchoff (placas finas) considerando quatro nós e cinco graus de liberdade por nó, e é utilizado na análise numérica de placas de aço ou de concreto simples ou armado. Nas análises numéricas apresentadas no presente trabalho a laje de concreto, de espessura dada pela altura total da laje menos a altura da forma de aço, e a fôrma de aço são modeladas com elementos planos de casca. A nervura de concreto é modelada com elementos de barra. O contato entre o aço e o concreto é modelado através de elementos de interface. As não linearidades geométrica e do material são consideradas na análise numérica. Os exemplos analisados validam o modelo numérico sugerido neste trabalho apresentando a vantagem de usar uma discretização bidimensional do problema enquanto que os modelos numéricos comparativos utilizam de uma discretização tridimensional da laje de concreto.