Técnicas de geração de modelos de bielas e tirantes para vigas-parede de concreto armado

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Segala, João Victor Bergamo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: análise não-linear; concreto armado; deep beam; modelo de bielas e tirantes; nonlinear analysis; otimização topológica; reinforced concrete; strut-and-tie model; topology optimization; viga-parede
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-27112024-103405/

 O Modelo de Bielas e Tirantes (MBT) é o método mais disseminado para o dimensionamento de vigas-parede de concreto armado, possuindo diversas maneiras de idealizar o modelo de treliça equivalente que constitui o método. Dentre estas maneiras, a que mais se destacou no meio técnico foi o desenvolvimento de MBT por meio da análise das tensões elásticas. É preciso destacar, no entanto, que não é uma tarefa trivial desenvolver modelos de bielas e tirantes para elementos estruturais que possuem geometrias ou carregamentos complexos, uma vez que, para cada elemento, pode haver mais de um MBT possível. Frente a esta realidade, esse trabalho teve como objetivo apresentar um estudo sobre a utilização de diferentes técnicas, nomeadamente, análise das tensões elásticas e otimização topológica (OT), para a geração de modelos de bielas e tirantes para vigas-parede de concreto armado, e analisar seus respectivos desempenhos. Para alcançar este objetivo, foram escolhidos três modelos de vigas-parede na literatura, de tal forma que, para cada uma delas, desenvolveram-se modelos de bielas e tirantes com base nas duas técnicas citadas acima. Na sequência, determinou-se a capacidade de carga para a ruptura do concreto, seguindo as recomendações da norma brasileira ABNT NBR 6118 (2023), e, a partir desta força resistente, adotou-se uma fração dela como sendo a capacidade de carga para a ruptura do aço, de forma que, estas duas intensidades de forças, foram aplicadas nos modelos. Com os MBT e as forças aplicadas definidas, realizaram-se o dimensionamento e o detalhamento dos tirantes, para, então, prosseguir com a modelagem numérica e posterior análise não-linear de cada MBT gerado para cada viga-parede. Destas análises, observou-se que os MBT gerados a partir da OT necessitaram de ajustes para ficarem isostáticos, assim como, notou-se que as frações de volume utilizadas (de 20% a 40% do volume inicial) resultaram em topologias que auxiliaram no traçado de MBT, além disso, extraíram-se dados que permitiram avaliar o desempenho de cada viga. Com base nesses resultados, chegou-se à conclusão de que a otimização topológica é uma ferramenta com potencial para auxiliar no traçado de MBT, podendo levar a estruturas com melhor desempenho, em comparação com os MBT gerados a partir da análise elástica.