Modelagem de pilares-parede de concreto armado: estudo paramétrico visando recomendações para o projeto estrutural
| Ano de defesa: | 2020 |
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Universidade Federal de São Carlos
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECiv
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Resumo: | Reinforced concrete shear walls, or structural walls, can be a challenge during structural design, due to the non-linear behavior of the materials associated with a geometry of complex analysis. The structural design standard recommends considering displacements caused by the shear force and nonlinear behavior of reinforced concrete in the structural analysis of walls. Considering the difficulties inherent to this simulation, this work contributes to the structural analysis of these elements, providing answers for the structural consideration of such behavior. Therefore, it is opportune to use simulations with shell and solid finite elements to represent observed complex effects, such as the interaction between axial and tangential forces. The Opensees and ABAQUS® softwares are used, since they already integrate the necessary packages. The experimental comparison is used to make the calibration representative. The tests described in the literature on slender structural walls are considered here, in which the shear force is relevant, but the behavior is still governed by bending. The experiments are mostly cyclical, while the modeling is monotonic; therefor, a simplification is used to compare them using the backbone curve. The calibration suggests values for the CDP (Concrete Damaged Plasticity) constitutive model, calibrated to mainly simulate the ductility, since the initial rise curve is insensitive to the values adopted according to the results observed here. The expressions are obtained for yield lateral strength, peak lateral strength, stiffness in service, yield displacement and maximum displacement using linear regression. The displacement expressions have a weak coefficient of determination and the other variables expressions have large. The secant stiffness obtained agrees reasonably with the ACI 318 standard, however the stiffness still depends on reinforcement ratio used. |
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The structural design standard recommends considering displacements caused by the shear force and nonlinear behavior of reinforced concrete in the structural analysis of walls. Considering the difficulties inherent to this simulation, this work contributes to the structural analysis of these elements, providing answers for the structural consideration of such behavior. Therefore, it is opportune to use simulations with shell and solid finite elements to represent observed complex effects, such as the interaction between axial and tangential forces. The Opensees and ABAQUS® softwares are used, since they already integrate the necessary packages. The experimental comparison is used to make the calibration representative. The tests described in the literature on slender structural walls are considered here, in which the shear force is relevant, but the behavior is still governed by bending. The experiments are mostly cyclical, while the modeling is monotonic; therefor, a simplification is used to compare them using the backbone curve. The calibration suggests values for the CDP (Concrete Damaged Plasticity) constitutive model, calibrated to mainly simulate the ductility, since the initial rise curve is insensitive to the values adopted according to the results observed here. The expressions are obtained for yield lateral strength, peak lateral strength, stiffness in service, yield displacement and maximum displacement using linear regression. The displacement expressions have a weak coefficient of determination and the other variables expressions have large. The secant stiffness obtained agrees reasonably with the ACI 318 standard, however the stiffness still depends on reinforcement ratio used.Os pilares-parede, ou paredes estruturais, de concreto armado podem representar um desafio ao projetista, devido ao comportamento não linear dos materiais associado a uma geometria de análise complexa. A norma brasileira de projeto estrutural ABNT NBR 6118/2014 recomenda consideração da flexibilidade ao esforço cortante e do comportamento não linear do concreto armado no dimensionamento estrutural de pilares-parede. Tendo em vista as dificuldades inerentes desta modelagem, o objetivo deste trabalho é contribuir na análise estrutural destes elementos estruturais, fornecendo subsídio técnico para consideração estrutural levando em conta tais comportamentos. Portanto, é oportuno utilizar simulações com elementos finitos de casca e sólidos para representar os efeitos complexos observados, como a interação entre esforços axiais e tangenciais. Para tal, neste trabalho são usados os programas utilizados são o Opensees e o ABAQUS®, cujas ferramentas já integram as abordagens necessárias. Utiliza-se respaldo experimental para que os modelos sejam representativos. São tomados ensaios descritos pela bibliografia de paredes estruturais altas, em que o esforço cortante é relevante, porém o comportamento ainda é ditado pela flexão. As simulações são cíclicas em maioria, enquanto as simulações são realizadas monotônicas, usando um artifício para compará-los baseado na curva backbone. A calibração sugere valores para o modelo constitutivo Concrete Damaged Plasticity CDP, calibrados para simular principalmente a ductilidade, visto que a curva ascendente inicial independe bastante dos valores adotados segundo os resultados aqui observados. São obtidas expressões para a força de escoamento, força de pico, rigidez em serviço, deslocamento no escoamento e deslocamento máximo por regressão linear. As expressões para deslocamento obtêm coeficiente de determinação fraco, e as demais apresentam ótimos coeficientes de determinação. A rigidez secante obtida concorda razoavelmente com a norma estadunidense ACI 318/2019, porém o valor depende da taxa de armadura utilizada.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPilar-paredeParede estruturalModelagemMétodo dos elementos finitosConcreto armadoShear wallStructural wallModelingFinite element methodReinforced concrete.ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS::ESTRUTURAS DE CONCRETOModelagem de pilares-parede de concreto armado: estudo paramétrico visando recomendações para o projeto estruturalReinforced concrete shear walls modeling: parametric study for structural design recommendationsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis60060037207bc9-a270-4a37-88b5-1a98b9ac1033reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALSilva 2020 pilaresparedeconcretoarmado.pdfSilva 2020 pilaresparedeconcretoarmado.pdfTeseapplication/pdf6479705https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a79b26a1-686d-4fe6-9b0a-6955998ae09e/downloadc15db662e77be66eb54d3cecfc722cf6MD53trueAnonymousREADPPGECiv_Carta_Comprovante escrita e assinada.pdfPPGECiv_Carta_Comprovante escrita e assinada.pdfCarta comprovanteapplication/pdf346719https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d974b5dc-6ed2-40ea-b7b2-b21bc3c107cc/download18116c78542ffb1e07f7c0573073abf6MD54falseAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/58b2d635-a15a-4a2b-9c0b-9af33b439ace/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD55falseAnonymousREADTEXTSilva 2020 pilaresparedeconcretoarmado.pdf.txtSilva 2020 pilaresparedeconcretoarmado.pdf.txtExtracted texttext/plain374609https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/675091ab-1c6d-48de-99f7-df58d856e53e/download31e0a4bde910b600789b9af235f6c2c7MD510falseAnonymousREADPPGECiv_Carta_Comprovante escrita e assinada.pdf.txtPPGECiv_Carta_Comprovante escrita e assinada.pdf.txtExtracted texttext/plain1453https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/072b2c02-98b4-45d2-b3da-857ef99013b7/download66ae1e64b2d697c1cca18b5e58a0e07dMD512falseAnonymousREADTHUMBNAILSilva 2020 pilaresparedeconcretoarmado.pdf.jpgSilva 2020 pilaresparedeconcretoarmado.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6109https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e354365d-43b1-4f42-96ce-b81de94737f6/download94ef04a6dd7c02b335a3a8e1928ba42aMD511falseAnonymousREADPPGECiv_Carta_Comprovante escrita e assinada.pdf.jpgPPGECiv_Carta_Comprovante escrita e assinada.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg14228https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/dc9b08c6-53bf-42ba-9c23-f3aa219bae08/download028d6cf8ec71713cf052a0d3393c71d6MD513falseAnonymousREAD20.500.14289/131112025-02-05 19:27:28.021http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/13111https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T22:27:28Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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