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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2011.tde-16032012-144558
Document
Author
Full name
Ricardo Oliveira
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2011
Supervisor
Committee
Bittencourt, Túlio Nogueira (President)
Alves, Elcio Cassimiro
Della Bella, João Carlos
Giongo, José Samuel
Velasco, Marta de Souza Lima
Title in Portuguese
Análise teórica e experimental de estruturas planas de concreto armado com a consideração da fluência.
Keywords in Portuguese
Análise não linear
Concreto armado
Elementos finitos
Fluência
Monitoramento de estruturas
Abstract in Portuguese
Neste trabalho desenvolveu-se um método para análise de estruturas planas em concreto armado, em que considerou-se os efeitos de segunda ordem e da fluência. Foi utilizado o método dos elementos finitos (MEF) com elemento de barra com seis graus de liberdade, formulado com as hipóteses da teoria de viga Bernoulli-Euler, com seção transversal subdividida em lamelas. A não linearidade geométrica é representada pela descrição corrotacional para grandes deslocamentos e rotações e pequenas deformações. O efeito viscoelástico para prever a fluência no concreto é obtido pelo modelo de Maxwell em camadas, calibrado a partir de funções de fluência fornecidas por normas. Uma análise envolvendo o modelo desenvolvido em plataforma MATLAB pode ser dividida em duas etapas: na primeira busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo e na segunda o comportamento é dependente do tempo. Inicialmente fizeram-se comparações com alguns resultados disponíveis na literatura a fim de avaliar o comportamento do modelo implementado. Por fim, foi feita a análise de um modelo reduzido. Esse modelo consistiu em um pórtico moldado em microconcreto armado, que foi instrumentado com sensores elétricos para medir suas deformações e deslocamentos. O pórtico foi ensaiado na idade de trinta e três dias e monitorado durante cento e vinte e cinco dias. A partir dos resultados analisados por este aplicativo, concluiu-se que o mesmo é capaz de fazer análise não linear física e geométrica de estruturas planas em concreto armado, considerando a fluência. Os resultados de previsão de fluência fornecidos pelo programa para elementos de concreto armado submetidos à força axial são muito próximos dos resultados experimentais de Kataoka (2010). No entanto, para a análise do pilar do pórtico, que corresponde a um caso de flexo-compressão, houve uma diferença significativa, pois a análise numérica gerou curvaturas maiores do que as experimentais. Em relação aos resultados monitorados foi observado que a umidade tem grande influência nas deformações medidas.
Title in English
Theorical and experimental analysis of plain reinforced concrete structures considering creep.
Keywords in English
Creep
Finite elements
Monitoring
Nonlinear analysis
Reinforced concrete
Abstract in English
In this work a methodology for the analysis of plane structures of reinforced concrete was developed. The second-order effect and creep were considered. The methodology is based in the finite element method (FEM). Beam elements with 6 degrees of freedom (d.o.f), which takes into account the Euler-Bernoulli beam theory with cross-section divided in layers, was used. The geometric nonlinearity is described by the co-rotational formulation for large displacements and rotations and small deformations. The viscoelastic effect of the creep in the concrete is obtained with the use of the Maxwell model in layers, calibrated with creep functions obtained in the standards. The model developed was implemented in MATLAB language, in which the analysis is sub-divided in two phases: in the first phase one seeks the response of the structure for an instantaneous load and in the second, the behaviour is time dependent. Firstly, some comparison with some available results in the literature were done with the aim to assess the accuracy of the model implemented. After that, the analysis of a prototype was done. The prototype consists of a frame made of reinforced micro-concrete. The frame was instrumented with electric sensors to measure the displacements and deformations. The frame was loaded after at the age of 33 days and monitored during 125 days. The results showed that the program is able to analysis plane structures of reinforced concrete with material and geometric nonlinearity, with the consideration of creep. The results obtained with the analysis program for an element of reinforced concrete under axial load are very close to the experimental results obtained by Kataoka (2010). However, in the analysis of framecolumns, corresponds to combined bending and compression loads, noticeable differences appears due to bigger curvatures in the numerical analysis than in the experimental one. With respect to the monitored results it was noted that the humidity has large influence in the deformations measured.
 
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Publishing Date
2012-04-10
 
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