Implementação de modelos de microplanos para análise não-Linear de estruturas de concreto, uma abordagem orientada a objetos

• Main Author: Patrick Perez Ramos Silva
• Other Authors: Roque Luiz da Silva Pitangueira
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2002
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/FACO-5JVLJR

=== This work presents the evaluation results of two microplane models (the Explicit Microplane Model and the Microplane model with Relaxed Kinematic Constraint) to nonlinear analysis of concrete structures by finite element method. The main elements of a nonlinear physical analysis are studied shortly. The limitations of orthotropic constitutive models with scalar damage are discussed and the microplane models are presented as an alternative approach. The evolution of these models is shortly shown. The formulation used to obtain the stress state and the stiffness degradation of a material point, based on the definition of a set of planes (microplanes) and on the validity of stress-strain laws to each microplane, is discussed. Using object oriented programming methodology, implementations details are presented. Numericalsimulations of axial compression, axial tension and shear tests show that the Explicit Microplane Model presents serious numerical instability problems and the Microplane Model with Relaxed Constraint is more stable to the same tests. Then, this model is used to simulates other tests in plain concrete structures, presenting good results for different stress states. Finally, the behavior of the Microplane Model with RelaxedKinematic Constraint, to simulate reinforced concrete structures, is investigated in a such way that considers the steel as a elastoplastic material and perfect bond between concrete and steel. === Este trabalho apresenta resultados da avaliação de duas implementações do modelo de microplanos (Modelo Explícito de Microplanos e Modelo de Microplanos com Relaxação Cinemática) para análise não-linear de estruturas de concreto através do método de elementos finitos. Um rápido estudo sobre os principais elementos de uma análise fisicamente não-linear é apresentado. Em seguida, as limitações dos modelos constitutivos ortotrópicos com dano escalar são discutidas e os modelos de microplanos são apresentados como alternativa. A evolução destes modelos é mostrada resumidamente. A formulação adotada para cálculo das tensões e avaliação da degradação da rigidez é discutida, enfatizando-se a obtenção destas grandezas num ponto material a partir da imposição de leis tensão-deformação em um conjunto de planos (microplanos) arbitrariamente orientados em torno do referido ponto. O detalhamento das implementações adotando a filosofia de programação orientada aobjetos é apresentado. Através de simulações de ensaios de compressão axial, tração axial e cisalhamento, mostra-se que o Modelo Explícito de Microplanos apresenta sérios problemas de instabilidade numérica, enquanto o modelo com relaxação cinemática mostra-se mais estável para a mesma seqüência de ensaios. Assim, este modelo é utilizado na simulação de outros ensaios em estruturas de concreto simples, apresentando bons resultados na descrição de diferentes estados de tensão. Por fim, investiga-se o comportamento do Modelo de Microplanos com Relaxação Cinemática na simulação de ensaios em estruturas de concreto armado, considerando o aço como material elasto-plástico e aderência perfeita entre o aço e o concreto.