Combinaςão de Elementos Finitos de Placa, Viga e Interface na Simulaςão Numérica de Vigas Mistas de Aςo e Concreto

Abstract

Em geral as vigas mistas de aço e concreto são compostas por um perfil metálico ligado a uma laje de concreto, por meio de conectores de cisalhamento. A resistência e rigidez relativa da conexão podem classificá-la como de interação parcial, permitindo deslocamentos relativos entre os dois componentes. Nos últimos anos, diversos modelos de elementos finitos foram propostos para a análise deste tipo de estrutura, com ênfase nos elementos finitos de barra com deslizamento incorporado. Nestes elementos, a seção transversal de concreto admite variação uniforme de tensões ao longo da direção perpendicular ao plano da viga. Em função da largura colaborante da laje ser de uma ordem de grandeza superior, a desconsideração desta variação de tensões não permite obter uma resposta compatível com a realidade, principalmente no que se refere ao fenômeno de shear lag (redução de tensão normal na direção perpendicular), o que traz conseqüências tanto nas fases elásticas quanto nas análises em regime de ruptura. Este artigo apresenta uma formulação de elementos finitos de barra e de placa para a análise não-linear física e geométrica de vigas mistas de aço e concreto. Para a simulação da interação parcial entre os materiais são desenvolvidos elementos de interface específicos, aptos a combinar os dois tipos de componentes. Um modelo constitutivo em camadas é empregado para analisar a laje de concreto. Exemplos numéricos demonstram a viabilidade e precisão do modelo, bem como a sua capacidade de representar situações nas quais os elementos de barra seriam insuficientes, como em pavimentos inteiros de estruturas mistas ou para a representação do shear lag.