The strut-and-tie models in reinforced concrete structures analysed by a numerical technique

Os modelos de bielas e tirantes são procedimentos de análise apropriados para projetar elementos de concreto armado em casos de regiões onde há alterações geométricas ou concentrações de tensões, denominadas regiões D. Trata-se de bons modelos de representação da estrutura para avaliar melhor o seu comportamento estrutural e seu mecanismo resistente. O presente artigo aplica a técnica da otimização topológica para identificar o fluxo de tensões nas estruturas, definindo a configuração dos membros de bielas e tirantes, e quantifica seus valores para dimensionamento. Utilizam-se o método ESO, e uma variante desse, o SESO (Smoothing ESO) com o método dos elementos finitos em elasticidade plana. A filosofia do SESO baseia-se na observação de que se o elemento não for necessário à estrutura, sua contribuição de rigidez vai diminuindo progressivamente. Isto é, sua remoção é atenuada nos valores da matriz constitutiva, como se este estivesse em processo de danificação. Para validar a presente formulação, apresentam-se alguns exemplos numéricos onde se comparam suas respostas com as advindas de trabalhos científicos pioneiros sobre o assunto.

Two-dimensional modeling of material failure in reinforced concrete by means of a continuum strong discontinuity approach

The paper presents a new methodology to model material failure, in two-dimensional reinforced concrete members, using the Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA). The mixture theory is used as the methodological approach to model reinforced concrete as a composite material, constituted by a plain concrete matrix reinforced with two embedded orthogonal long fiber bundles (rebars). Matrix failure is modeled on the basis of a continuum damage model, equipped with strain softening, whereas the rebars effects are modeled by means of phenomenological constitutive models devised to reproduce the axial non-linear behavior, as well as the bondslip and dowel effects. The proposed methodology extends the fundamental ingredients of the standard Strong Discontinuity Approach, and the embedded discontinuity finite element formulations, in homogeneous materials, to matrix/fiber composite materials, as reinforced concrete. The specific aspects of the material failure modeling for those composites are also addressed. A number of available experimental tests are reproduced in order to illustrate the feasibility of the proposed methodology. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.