Modelagem com plastificação de lajes lisas

Abstract

As análises lineares de lajes lisas são soluções em equilíbrio, respeitam o Teorema Estático, mas conduzem a dimensionamentos antieconômicos, pois desprezam o comportamento plástico e a capacidade de redistribuição que as lajes possuem. O Método dos Pórticos Equivalentes (MPE), prescrito na NBR 6118:2014, é uma alternativa para incluir a plastificação no dimensionamento de lajes lisas, porém é restritivo, além de apresentar resultados distorcidos nas extremidades das lajes. As análises não-lineares também podem ser utilizadas para as lajes lisas, muito úteis em trabalhos de investigação. No entanto, não se trata da melhor alternativa para projeto de estruturas, por serem complexas, de difícil interpretação, e precisam do resultado (no caso, das armaduras), para serem concluídas. Este trabalho propõe uma modelagem numérica inovadora, a qual permite incluir a plastificação em análises lineares, em modelos integrados lajes/pilar, utilizando o software SAP 2000, a partir do MEF. A metodologia consiste em aplicar momentos de plastificação em faixas pré-estabelecidas na laje, e reanalisar o comportamento último da placa à flexão, após a introdução destes momentos de plastificação (análise com redistribuição de esforços). As condições de serviço bem como o fenômeno da punção propriamente dito não são abordados. Tanto os momentos de plastificação como o comprimento das faixas são obtidos a partir do modelo elástico, pela média da distribuição inicial dos momentos fletores sobre os pilares, antes da aplicação da redistribuição. Também podem ser arbitrados pelos projetistas. Dessa forma, aplicam-se a qualquer disposição arquitetônica, sendo que o estudo abrangeu modelos com disposição regular e irregular dos pilares, com e sem vigas de bordo e também balanços. Ao final, a modelagem proposta nesta Tese foi ratificada pelas análises não lineares, utilizando o software ATENA 3D. Os resultados em termos de carga última para todos os casos estudados mostraram que, a introdução das linhas de plastificação nos modelos lineares é uma solução em equilíbrio e respeita o Teorema Estático (a favor da segurança). A distribuição das armaduras pelo MPE necessitou de critérios para ajustar as faixas de distribuição nas seções de extremidade, uma vez que em alguns casos a segurança ficou comprometida.

Abstract : The linear analyzes of flat slabs are solutions in equilibrium, they respect the Static Theorem, but they lead to uneconomical design, since they ignore the plastic behavior and the redistribution capacity that the slabs have. The Equivalent Frame Method (EFM), prescribed in NBR 6118: 2014, is an alternative to include plastification in the flat slab, but it is restrictive, besides presenting distorted results at the edges of the slabs.Non-linear analyzes can also be used for flat slabs, which are very useful in research. However, this is not the best alternative for the design of structures, because they are complex, difficult to interpret, and need the result (in this case, reinforcement) to be completed. This work proposes an innovative numerical modeling, which allows to include plastification in linear analyzes, in integrated slab / column models, using SAP 2000 software, from FEM. The methodology consists to applying plastification in pre-established bands on the slab, and reanalyzing the final behavior of the slab after the introduction of these plastification moments (redistribution analysis). The conditions of service as well as the punching phenomena itself are not taken in account.Both the plastification moments and the bands´s length are obtained from the elastic model, from the initial distribution of the bending moments over the columns, before the application of the redistribution. They can also be arbitrated by the designers. Thus, it applies to any architectural arrangement, symmetrical and asymmetric models, with and without edge beams and also cantilever. In the end, the model proposed in this thesis was ratified by the nonlinear analysis, using ATENA 3D software. The results in terms of ultimate load for all the cases studied showed that the introduction of the plastification bands in the linear models is an equilibrium solution and respects the Static Theorem (in favor of safety). The distribution of the reinforcement by the the Equivalent Frame Method (EFM) needed criteria to adjust the distribution bands in the edge sections, since in some cases the security was compromised.