SIMULAÇÃO NÚMERICA DO COMPORTAMENTO DE VIGAS MISTAS DE AÇO E CONCRETO PROTENDIDAS [ Numerical behavior analysis of prestressed steel-concrete composite beams ]

Resumo

RESUMO: O presente trabalho apresenta uma metodologia para análise numérica de vigas mistas de aço e concreto protendidas utilizando o pacote computacional ABAQUS®, que permite modelagens via método dos elementos finitos. A metodologia aborda aspectos relacionados a escolha dos elementos finitos utilizados, geometria das malhas, relações constitutivas dos materiais, condições de acoplamento e vinculação entre os materiais e procedimentos de aplicação dos carregamentos, com o objetivo de simular o comportamento da estrutura. A interação entre laje de concreto e viga de aço foi modelada com conectores e elementos de contato e considerando somente o acoplamento das redes de elementos finitos da laje e da viga. A validação do modelo numérico foi realizada através da correlação entre os resultados numéricos e experimentais disponíveis na literatura. Para ambas as formas de vinculação laje-perfil, o modelo numérico representou de forma satisfatória o comportamento observado experimentalmente. Nos casos em que foram modelados os conectores de cisalhamento as vigas apresentaram menor rigidez e consequentemente melhor correlação entre resultados numéricos e experimentais.

ABSTRACT: This paper reports a methodology adopted to represent the behavior of prestressed steel concrete composite beam by finite element models using software ABAQUS®. The methodology presents aspects related to the choice of finite elements types, mesh geometry, constitutive relations of materials, boundary conditions, steel-concrete interaction and sequence of loading.  The interaction between the concrete slab and the steel profile was carried out modeling the shear connectors, using contact elements to modeling the interface and after was carried out using TIE constraint. The validation of the numerical model was carried through the correlation between the numerical and experimental results and it was adequate to simulate the experimentally tested beams for both forms of slab profile bonding, especially for the cases where the shear connectors were modeled, because the beams presented lower stiffness and consequently greater proximity of the experimental results.