Simulação numérica tridimensional de vigas em concreto armado pelo método dos elementos finitos

Abstract

This work presents the numerical simulation of beams in reinforced concrete using the finite element method, with the help of ANSYS software, and analyze its behavior, comparing with experimental results. The simulations were based on doctoral thesis of Beber (2003) and on the article by Bresler and Scordelis (1963). In these works, the authors developed experimental tests of reinforced concrete beams in realistic dimensions. A numerical simulation memorial was done, in detail, to demonstrate the step-by-step procedures from the launch of the structure to the final results. The beams were simulated with three-dimensional elements (SOLID65) and reinforcement bars with one-dimensional elements (LINK180). After the simulations were done, the results were compared with the actual models of the works by Beber (2003) and Bresler and Scordelis (1963) for results validation purposes. The final discussions and conclusions presented, show the advantages and disadvantages of simulating and comparing the real and numerical models. Finally, guidelines for future work are also indicated, giving the possibility of developing a study in the area of numerical simulation of structures reinforced with carbon fibers.

Este trabalho tem por objetivo apresentar de forma detalhada a simulação numérica, de vigas em concreto armado, através do método dos elementos finitos, com o auxílio do software ANSYS, e analisar seu comportamento, comparando com resultados experimentais. As simulações foram baseadas na tese de doutorando de Beber (2003) e no artigo de Bresler e Scordelis (1963). Nestes trabalhos, os autores desenvolveram ensaios experimentais de vigas em concreto armado em tamanho realístico. Um memorial de simulação numérica foi feito, de maneira detalhada, para demonstrar o passo-a-passo dos procedimentos desde o lançamento da estrutura até chegar aos resultados finais. As vigas foram simuladas com elementos tridimensionais (SOLID65) e as barras de armadura com elementos unidimensionais (LINK180). Após finalizadas as simulações, foram comparados os resultados com os modelos reais dos trabalhos de Beber (2003) e Bresler e Scordelis (1963) para fins de validação de resultados. As discussões e conclusões finais apresentadas mostram as vantagens e desvantagens de realizar a simulação e a comparação dos modelos reais e numéricos. Por último, também são indicadas diretrizes para trabalhos futuros, dando a possibilidade de desenvolvimento de estudo na área de simulação numérica de estruturas reforçadas com fibras de carbono.