Formulação de modelos de dano tensorial para análise fisicamente não linear de estruturas de concreto submetidas a carregamentos monotônicos e cíclicos
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Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Formulation of tensor damage models for physically nonlinear analysis of concrete structures subjected to monotonic and cyclic loading
Primeiro orientador
Membros da banca
Roque Luiz da Silva Pitangueira
Américo Campos Filho
Américo Campos Filho
Resumo
Este trabalho objetiva estudar o desempenho de modelos constitutivos de dano ortotrópico baseados em Tensores de Efeito de Dano (TED), na análise estática fisicamente não linear de estruturas de concreto sujeitas a carregamentos monotônicos e cíclicos. Para tanto, adotou-se o sistema INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment) como plataforma de implementação, que é um programa livre e de código aberto desenvolvido no Departamento de Engenharia de Estruturas da Universidade Federal de Minas Gerais. A expansão do software ocorreu a partir da dedução e da implementação de tensores de efeito de dano, segundo propostas de diferentes autores. Tais tensores foram acoplados ao modelo constitutivo de fissuração distribuída para análises em estado plano de tensão. Quanto aos ciclos de carga, foram incorporados ao ambiente computacional ferramentas para incluir trechos de descarga e recarga a partir de uma diversidade de leis, como a secante, a elástica, segundo o conceito de ponto focal e a lei tensão-deformação prescrita por Popovics-Saenz. Para compreensão das características e limitações dos novos dispositivos de análise, foi realizada uma gama de simulações numéricas. Por fim, os recursos implementados foram validados diante da confrontação entre os resultados numéricos e curvas experimentais obtidas da literatura, avaliando estruturas submetidas a solicitações cíclicas de tração, compressão e flexão.
Abstract
The present work aims to study the performance of constitutive models for orthotropic damage based on Damage Effect Tensors (DET) in the physically nonlinear static analysis of concrete structures subjected to monotonic and cyclic loading. For this, the INSANE (INteractive Structural ANalysis Environment) system was adopted as an implementation platform, that is a free and open source software developed at the Structural Engineering Department of the Federal University of Minas Gerais. The software expansion occurred from the deduction and implementation of damage effect tensors, according to proposals from different authors. These tensors were coupled to the smeared cracking constitutive model for plane stress state analysis. As for the load cycles, tools have been incorporated into the computational environment to include unload and reload paths from a variety of laws, such as secant, elastic, the concept of focal point and the stress-strain law prescribed by Popovics-Saenz. In order to understand the features and limitations of the new analysis devices, a range of numerical simulations was performed. Finally, the implemented resources were validated through the comparison between the numerical results and experimental curves obtained from the literature, evaluating structures under cyclic tension, cyclic compression and cyclic bending loading.
Assunto
Engenharia de estruturas, Cálculo tensorial
Palavras-chave
Modelos de dano ortotrópico, Tensores de efeito de dano, Análise estática fisicamente não linear, Carregamentos cíclicos