Modelação de Estruturas Porticadas Mistas Aço-- Betão

Abstract

As estruturas com recurso a elementos estruturais mistos Aço-Betão são cada vez mais correntes no setor da construção a nível europeu, contribuindo, para isso, a sua economia, eficiência estrutural, processos construtivos de considerável rapidez, assim com o desenvolvimento de normas de dimensionamento e análise referentes às mesmas Por forma a enquadrar o âmbito de aplicabilidade do trabalho realizado, numa fase inicial é efetuada uma revisão bibliográfica sobre a construção mista Aço-Betão, passando por uma breve revisão histórica sobre a aplicabilidade das referidas estruturas assim como a apresentação das principais características de cada um dos elementos estruturais mistos. Direcionando para a temática da construção mista para a modelação de estruturas, para além dos conceitos básicos de modelação, é abordado, em detalhe, o Capítulo 5 do Eurocódigo 4 (EN 1994 1-1), sendo descritas as metodologias para a contabilização das não linearidades presentes na modelação deste tipo de estruturas. Não fornecendo a regulamentação europeia informação sobre o efeito de diafragma dos pavimentos, em particular nas situações de lajes mistas, foi realizada uma revisão bibliográfica sobre a temática, apreciando a sua relevância na modelação e análise de estruturas mistas. Com base na informação fornecida pelo Eurocódigo 4, são aplicadas a um edifício porticado misto de 3 pisos as duas metodologias distintas para a contabilização dos efeitos não lineares do Shear Lag, fluência, retração e fendilhação do betão para as vigas mistas: análise não fendilhada e análise fendilhada. Posteriormente, serão avaliadas as influências do tipo de análise na obtenção dos esforços internos condicionantes para o dimensionamento dos pilares, vigas principais, vigas secundárias e contraventamentos do mesmo. Com o objetivo de abordar uma metodologia mais precisa para a contabilização do efeito de diafragma dos pavimentos, foi ainda recriada uma terceira tipologia de modelo, onde a laje é simulada por um elemento de casca analisado por intermédio de elementos finitos.

Steel and concrete composite structures are rising in the construction sector in Europe, and for that contributes their economy, structural efficiency, quick assembly and the developing of standard guidelines for their analysis and design. To point out the applicability of the present dissertation, in a initial stage, will be present a bibliographic review about steel concrete composite constructions, referring a short historic note about the applicability of these structural solutions as the presentation as well as a reference to the main characteristics of each composite structural element. To focus on steel concrete composite structures modelling, as well as the basic modelling concepts of structures, will be approached, in detail, the Chapter 5 of Eurocode 4 (EN 1994 1- 1), being described the methodologies to take into account the nonlinearities present in these kind of structures. Due to the lack of information in European standards about floors working as diaphragms, in the particular cases of composite slabs, was done a bibliographic review about the subject, evaluating their relevance in the analysis of composite structures. Having as basis the information given in Eurocode 4, will be applied to a framed composite building with 3 stories the two distinct methodologies to count up the nonlinear effects of Shear Lag, shrinkage, creep and cracking of concrete: un-cracked analysis and cracked analysis. Furthermore will be evaluated the influences of those types of analysis to the definition of conditioning internal stresses in columns, principal and secondary beams, as well as in the bracing elements To approach a more precise analysis to account the effect of floors working as diaphragms, was developed a third model, where the slab was simulated by a shell element analysed through finite elements.