Modelos de análise estática e dinâmica de estruturas de betão

Abstract

O presente trabalho teve como objectivo o desenvolvimento de algoritmos de análise de estruturas, constituídas por materiais de comportamento não linear, através do Método dos Elementos Finitos.A não linearidade do material, subjacente ao comportamento com características preferencialmente dúcteis ou frágeis, conduziu ao desenvolvimento de modelos com leis constitutivas diferentes, dependendo do estado de tensão e de deformação. O objectivo destes modelos é a tradução do comportamento material macroscopicamente observado. Desenvolveram-se algoritmos elasto-plásticos, que traduzem o comportamento dos materiais dúcteis, baseados na lei de plasticidade não associada. Estes algoritmos possibilitam a determinação do equilíbrio estrutural através do método de Newton-Raphson com a resolução de um sistema de equações simétrico. Para o estudo do betão fendilhado desenvolveu-se um modelo com localização da fenda e diferentes leis de amolecimento material. A objectividade da malha é alcançada através do conceito da Mecânica da Fractura integrado em leis de amolecimento linear e exponencial. Desenvolveu-se um modelo de fendilhação para betão armado que contabiliza as propriedades do aço e do betão e a interacção entre os dois materiais. A fendilhação é localizada no elemento finito num comprimento determinado segundo a lei proposta pelo C.E.B. para a definição da extensão média na armadura. A importância da fendilhação na análise estática e dinâmica de barragens abóbada, conduziu ao desenvolvimento de um modelo de simulação destas estruturas. A solução numérica relativa ao tempo foi efectuada mediante o esquema de integração implícito de Newmark. O conjunto barragem-albufeira é discretizado mediante a utilização do Método dos Elementos Finitos, utilizando uma formulação em deslocamentos para a estrutura, e do Método dos Elementos Infinitos com uma formulação em pressões para a albufeira. Tendo em vista os comportamentos constitutivos não lineares, são consideradas acções sísmicas idealizadas, e ainda séries cronológicas de movimentos definidos pelo R.S.A.