Um elemento finito fisicamente não-linear para vigas mistas aço-betão

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil

Neste trabalho desenvolve-se, implementa-se e valida-se um elemento finito de barra baseado na Teoria Generalizada de Vigas, capaz de caracterizar eficazmente o comportamento fisicamente não-linear global de vigas mistas aço-betão. O elemento finito considera os seguintes efeitos: (i) shear lag, (ii) deformação por esforço transverso da alma do perfil de aço, (iii)fendilhação e comportamento não-linear à compressão do betão e (iv) plastificação do perfil e da armadura. A eficácia computacional do elemento proposto resulta da introdução de hipóteses simplificativas específicas, relativas aos campos de tensão e deformação, as quais permitem reduzir o número de graus de liberdade sem perda de precisão e, simultaneamente, utilizar leis constitutivas simples e de fácil implementação. Os exemplos de aplicação mostram que o elemento proposto conduz a resultados muito semelhantes aos obtidos com modelos de elementos finitos de casca e/ou de volume, muito embora o número de graus de liberdade e o tempo de cálculo sejam significativamente inferiores. Para além disso, mostra-se que a análise das funções de amplitude modais da GBT permite extrair conclusões únicas ao nível do comportamento estrutural das vigas mistas.