Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para a análise de membranas em concreto armado
Data
2023-09-22
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Editor
Resumo
In this work, the behavior of reinforced concrete membranes is studied using the Modified
Compression Field Theory (MCFT) and Rotating-Angle Softened Truss Model (RA-STM),
both based on the solution of non-linear equation systems formulated based on equilibrium
equations, strains compatibility, and material constitutive models. Initially, the models were
implemented in Python programming language, and the Mohr Compatibility Truss Model
(MCTM) was used as the initial estimate for the solution. Subsequently, the computational code was tested through some examples, and the results obtained were compared with
numerical solutions from the literature and experimental tests, thus verifying the effectiveness
of the method. With this, it was concluded that both analysis models presented good results,
but the MCFT technique was closer to reality since it considers the concrete tension
stiffening, unlike RA-STM. The developed implementation is a simple, effective, and
computationally low-cost approach for assisting in the analysis of reinforced concrete panels
subjected to membrane forces. Additionally, a graphical user interface was developed, making
it accessible to professionals and students in the field of Civil Engineering, regardless of their
familiarity with the programming language used. Therefore, the tool becomes an affordable
alternative in terms of design, as it easily allows testing various combinations of material
properties to determine the most viable option without compromising productivity.
Descrição
Neste trabalho é estudado o comportamento de membranas de concreto armado, utilizados os
modelos Modified Compression Field Theory (MCFT) e Rotating-Angle Softened Truss
Model (RA-STM), sendo esses baseados na solução de sistemas de equações não-lineares
formulados com base em equações de equilíbrio, compatibilidade de deformações e os
modelos constitutivos dos materiais. Primeiramente, as técnicas foram implementadas em
linguagem Python e foi utilizado o modelo Mohr Compatibility Truss Model (MCTM) como
estimativa inicial da solução. Posteriormente, o código computacional foi testado por meio de
alguns exemplos e os resultados obtidos foram comparados com soluções numéricas e ensaios
experimentais da bibliografia consultada, verificando assim a eficácia do método. Com isso,
concluiu-se que ambos os modelos de análise apresentaram bons resultados, porém o MCFT
se mostrou mais próximo da realidade, visto que em sua teoria é considerado o enrijecimento
do concreto à tração, diferentemente do RA-STM. A implementação desenvolvida é uma
abordagem simples, eficaz e de baixo custo computacional, para o auxílio na análise de
painéis de concreto armado submetidos a esforços de membrana. Além disso, foi
desenvolvida uma interface gráfica, podendo assim ser utilizada por profissionais e estudantes
da área de Engenharia Civil independente da familiaridade do usuário com a linguagem
computacional empregada. Assim, a ferramenta torna-se uma alternativa acessível em questão
de projeto, uma vez que possibilita de forma fácil o teste de várias combinações de
propriedades dos materiais para determinar a opção mais viável sem comprometer a
produtividade.
Palavras-chave
MCFT, RA-STM, Concreto armado, Membrana, Python (Linguagem de programação de computador)
Referência
MEDEIROS, Khrys Kathyllen da Silva de. Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para a análise de membranas em concreto armado. 2023. 29 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho, Universidade Federal Rural de Pernambuco. 2023.