Análise numérica e experimental da evolução de flechas de vigas de concreto armado sob ações cíclicas repetidas

Oliveira Filho, J.; Alva, G. M. S.; Canha, R. M. F.; El Debs, A. L. H. C.

doi:10.1590/S1983-41952011000500003

Resumos

O presente trabalho discute o comportamento estrutural de vigas de concreto armado submetidas a carregamentos cíclicos, através de análise numérica e experimental. O objetivo principal é quantificar o crescimento das flechas dessas vigas quando submetidas a ciclos de carga repetida. Foram realizados ensaios experimentais com vigas de tamanho reduzido, com aplicação de carregamento monotônico e cíclico. A análise numérica utiliza um modelo simplificado de dano que se enquadra nos denominados modelos de dissipação concentrada. O referido modelo leva em conta o acréscimo de dano em função do aumento do número de ciclos, podendo assim avaliar a perda de rigidez das vigas decorrente das ações repetidas. Os resultados experimentais confirmaram não somente o efeito das ações repetidas na perda de rigidez das vigas, mas também reforçam a importante influência da taxa de armadura de flexão no comportamento cíclico. Comparações entre os resultados experimentais e os obtidos com o modelo numérico forneceram indícios do potencial do modelo de dano empregado para a previsão do crescimento de flechas com o carregamento cíclico repetido.

vigas; concreto armado; ações cíclicas; dano; perda de rigidez

This paper discusses the structural behavior of reinforced concrete beams subjected to cyclic loadings by numerical and experimental analysis. The main objective was to quantify the increase in deflections of the beams when subjected to repeated loading cycles. Experimental tests with the application of cyclic and monotonic loading were carried out with reduced size beams. The numerical analysis utilized a simplified damage model that is part of the group denominated lumped dissipation models. This model takes into account the damage increase as a function of the increase in the number of cycles, enabling an evaluation of the stiffness loss due to repeated loads. The experimental results not only confirmed the effect of repeated loads on the stiffness loss of beams, but also demonstrated the important influence of the flexural reinforcement ratio on cyclic behavior. Comparisons between the experimental results and those obtained with the numerical model provided support for the potential of the damage model employed in the prediction of the increase of deflections caused by repeated cyclic loading.

beams; reinforced concrete; cyclic loads; damage; stiffness loss

^IUniversidade Federal de Sergipe, Departamento de Engenharia Civil, josafa@ufs.br, Endereço: Avenida Marechal Rondon, s/n, Jardim Rosa Elze, CEP: 49100-000, São Cristóvão-SE, Brasil

^IIUniversidade Federal de Santa Maria, Departamento de Estruturas e Construção Civil, alva_gerson@yahoo.com.br, Endereço: Avenida Roraima, 1000, Cidade Universitária, CEP: 97105-900, Santa Maria-RS, Brasil

^IIIUniversidade Federal de Sergipe, Departamento de Engenharia Civil, rejane_canha@yahoo.com.br, Endereço: Avenida Marechal Rondon, s/n, Jardim Rosa Elze, CEP: 49100-000, São Cristóvão-SE, Brasil

^IVUniversidade de São Paulo - Escola de Engenharia de São Carlos, Departamento de Engenharia de Estruturas, analucia@sc.usp.br. Endereço: Av Trabalhador São-Carlense, 400, Arnold Schimidt, CEP: 13566-590, São Carlos - SP, Brasil

RESUMO

O presente trabalho discute o comportamento estrutural de vigas de concreto armado submetidas a carregamentos cíclicos, através de análise numérica e experimental. O objetivo principal é quantificar o crescimento das flechas dessas vigas quando submetidas a ciclos de carga repetida.

Foram realizados ensaios experimentais com vigas de tamanho reduzido, com aplicação de carregamento monotônico e cíclico. A análise numérica utiliza um modelo simplificado de dano que se enquadra nos denominados modelos de dissipação concentrada. O referido modelo leva em conta o acréscimo de dano em função do aumento do número de ciclos, podendo assim avaliar a perda de rigidez das vigas decorrente das ações repetidas.

Os resultados experimentais confirmaram não somente o efeito das ações repetidas na perda de rigidez das vigas, mas também reforçam a importante influência da taxa de armadura de flexão no comportamento cíclico. Comparações entre os resultados experimentais e os obtidos com o modelo numérico forneceram indícios do potencial do modelo de dano empregado para a previsão do crescimento de flechas com o carregamento cíclico repetido.

Palavras-chave: vigas, concreto armado, ações cíclicas, dano, perda de rigidez.

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Received: 20 Nov 2010

Accepted: 05 Jul 2011

Available Online: 28 Nov 2011

[01] GHEORGHIU, C.; LABOSSIÈRE, P.; PROULX, J. Response of CFRP-strengthened beams under fatigue with different load amplitudes. Construction and Building Materials, v.21, p.756-63, 2007.
[02] GUSSENHOVEN, R.; BREÑA, S.F. Fatigue behavior of reinforced concrete beams strengthened with different FRP laminate conFigurations. ACI Special Publication SP 230-36 , p.613-30, 2005.
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[04] AHI, A.J.F. Análise de Fadiga em Pontes Rodoviárias de Concreto Armado. 2009. 154p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009.
[05] LINDORF, A.; CURBACH, M. S-N curves for fatigue of bond in reinforced concrete structures under transverse tension. Engineering Structures, v.32, n.10, p.3068-74, 2010.
[06] LINDORF, A.; LEMNITZER, L.; CURBACH, M. Experimental investigations on bond behaviour of reinforced concrete under transverse tension and repeated loading. Engineering Structures, v.31, n.7, p.1469-76, 2009.
[07] REYES, F.E.G. Análise da aderência entre barras de aço e concretos (CC, CAA e CAAFA) sob influência de ações monotônicas e cíclicas. 2009. 215p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2009.
[08] CASTRO, C.M. Concreto de alto desempenho: estudo da aderência com a armadura sob ações repetidas. 2002. 194p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2002.
[09] FERNANDES, R.M. A influência das ações repetidas na aderência aço-concreto. 2000. 155p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2000.
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[12] PICÓN, R.A.; FLÓREZ-LÓPEZ, J. Evolución de la degradación de rigidez en pórticos de concreto armado. In: Jornadas Sudamericanas de Ingenieria Estructural, 29., 2000, Punta del Leste. Anais... Punta del Leste, 2000. 1 CD-ROM.
[13] CIPOLLINA, A.; FLÓREZ-LOPÉZ, J. Modelos simplificados de daño en pórticos de concreto armado. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, v.11, n.1, p.3-22, 1995.
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[15] ALVA, G.M.S.; EL DEBS, A.L.H.C. Application of lumped dissipation model in nonlinear analysis of reinforced concrete structures. Engineering Structures, v.32, n.4, p.974-81, 2010.
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[19] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, ABNT, 2007.
[20] ARAÚJO, F.A. Formulação de um modelo de dissipação concentrada para a análise não-linear de estruturas reticuladas planas em concreto armado. 2007. 232p. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2007.

Análise numérica e experimental da evolução de flechas de vigas de concreto armado sob ações cíclicas repetidas

J. Oliveira Filho^I; G. M. S. Alva^II; R. M. F. Canha^III; A. L. H. C. El Debs^IV

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
10 Set 2013
Data do Fascículo
Dez 2011

Histórico

Recebido
20 Nov 2010
Aceito
05 Jul 2011

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

[1] [01] GHEORGHIU, C.; LABOSSIÈRE, P.; PROULX, J. Response of CFRP-strengthened beams under fatigue with different load amplitudes. Construction and Building Materials, v.21, p.756-63, 2007.

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[4] [04] AHI, A.J.F. Análise de Fadiga em Pontes Rodoviárias de Concreto Armado. 2009. 154p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009.

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[6] [06] LINDORF, A.; LEMNITZER, L.; CURBACH, M. Experimental investigations on bond behaviour of reinforced concrete under transverse tension and repeated loading. Engineering Structures, v.31, n.7, p.1469-76, 2009.

[7] [07] REYES, F.E.G. Análise da aderência entre barras de aço e concretos (CC, CAA e CAAFA) sob influência de ações monotônicas e cíclicas. 2009. 215p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2009.

[8] [08] CASTRO, C.M. Concreto de alto desempenho: estudo da aderência com a armadura sob ações repetidas. 2002. 194p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2002.

[9] [09] FERNANDES, R.M. A influência das ações repetidas na aderência aço-concreto. 2000. 155p. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2000.

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[12] [12] PICÓN, R.A.; FLÓREZ-LÓPEZ, J. Evolución de la degradación de rigidez en pórticos de concreto armado. In: Jornadas Sudamericanas de Ingenieria Estructural, 29., 2000, Punta del Leste. Anais... Punta del Leste, 2000. 1 CD-ROM.

[13] [13] CIPOLLINA, A.; FLÓREZ-LOPÉZ, J. Modelos simplificados de daño en pórticos de concreto armado. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, v.11, n.1, p.3-22, 1995.

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[17] [17] ALVA, G.M.S. Estudo teórico-experimental do comportamento de nós de pórtico de concreto armado submetidos a ações cíclicas. 2004. 218p. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2004.

[18] [18] ÁLVARES, M.S. Contribuição ao estudo e emprego de modelos simplificados de dano e plasticidade para a análise de estruturas de barras em concreto armado. 1999. 113p. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1999.

[19] [19] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - Procedimento. Rio de Janeiro, ABNT, 2007.

[20] [20] ARAÚJO, F.A. Formulação de um modelo de dissipação concentrada para a análise não-linear de estruturas reticuladas planas em concreto armado. 2007. 232p. Tese (Doutorado em Engenharia de Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2007.