Modelo numérico-computacional de ligação semirrígida baseado na Mecânica do Dano

Abstract

RESUMO As ligações de viga – pilar em estruturas de aço são projetadas tradicionalmente supondo seu comportamento idealmente flexível ou totalmente rígido, o que simplifica os processos de análise e de projeto estrutural. No entanto, esses dois casos são extremos, porque a maioria das conexões usadas no campo prático transmitem algum momento parcial. Resultados experimentais obtidos para conexões de viga – pilar mostram que a relação entre a rotação e o momento é não linear e varia dependendo da flexibilidade das mesmas. Nesse contexto, um modelo constitutivo unidimensional de ligação fundamentado na Mecânica do Dano Contínuo é proposto, o qual leva em conta a redução progressiva da rigidez rotacional. Um código computacional é desenvolvido para a análise estática de pórticos planos com comportamento não linear geométrico e com ligação semirrígida. A variável dano é calculada em função de três parâmetros – rigidez rotacional inicial, deformação rotacional e módulo de dano -, sendo esses obtidos da curva momento – rotação da ligação. Com o objetivo de verificar a formulação proposta, esse modelo é aplicado em dois problemas numéricos - uma viga em balanço e um pórtico com dois andares. As estruturas são discretizadas com a formulação Corrotacional do Método dos Elementos Finitos, considerando a teoria de Euler-Bernoulli para a flexão de viga. A ligação é simulada por um elemento finito de comprimento nulo, cuja matriz de rigidez elementar considera as rigidezes axial, translacional e rotacional. O sistema de equações não lineares, que descreve o problema estrutural, é solucionado por um procedimento incremental-iterativo de dois passos com convergência cúbica. Os resultados numéricos com o programa Scilab mostram a boa concordância entre as trajetórias de equilíbrio obtidas com o modelo proposto e aquelas encontradas na literatura.

Elemento corrotacional de viga-pilar com molas para análise de estruturas com ligação semirrígida

“…O sistema de equações não lineares que descreve o equilíbrio estático de um sistema estrutural com não linearidade geométrica é descrito por (Maximiano et al, 2014;Souza et al, 2022): A solução aproximada desse sistema é obtida por meio de um procedimento incremental e iterativo em que, para uma sequência do parâmetro de carga , determina-se uma sequência do correspondente incremento de deslocamentos u. O método iterativo de dois passos de Potra e Pták (1984), o qual foi desenvolvido para encontrar uma raiz aproximada de uma função não linear do tipo f(x) = 0, foi adaptado num procedimento incremental por Souza et al (2018), cujas equações iterativas são (Souza et al, 2022):…”

Método dos mínimos quadrados na utilização de curvas momento-rotação na análise de pórticos planos semirrígidos

“…TRAN e KIM [9] propõem um novo modelo híbrido, que é obtido pela integração de redes neurais artificiais para prever o comportamento momento-rotação (M-θ). SOUZA et al [10] desenvolvem um modelo constitutivo unidimensional de ligação fundamentado na Mecânica do Dano Contínuo, o qual leva em conta a redução progressiva da rigidez rotacional. Entretanto, os métodos supramencionados em sua maioria possuem alta complexidade, necessitam de vários parâmetros, apresentam formulações amplamente extensas e são adequados apenas para certos tipos de ligação.…”