The influence of geometrically nonlinear effects on the progressive collapse of reinforced concrete structures.

Abstract

Este trabalho apresenta um elemento nito baseado na teoria de Bernoulli com seção transversal discretizada em camadas, associando elastoplasticidade e não linearidade geométrica em uma formulação corrotacional. A investigação proposta foca na propagação do dano induzido pela perda de um pilar e veri ca se o processo de colapso progressivo é ou não iniciado. Nesta análise, a não linearidade física nas camadas da seção transversal é representada utilizando leis constitutivas unidimensionais. A discretização em camadas permite descrever o esmagamento gradual do concreto, assim como a plasti cação e ruptura das barras de armadura. O comportamento de quato pórticos planos é investigado computacionalmente. Os dois primeiros (IMF e TSM, abreviaturas para intermediate moment frame e threestorey scale model ) representam partes de edifícios em um cenário quase-estático. Resultados computacionais são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura em termos de resposta estrutural (curvas carga vs. deslocamento) e mecanismos de falha. Os resultados mostram que os efeitos catenários afetam signi cativamente o comportamento estrutural e contribuem para um aumento da capacidade suporte da estrutura dani cada. Um estudo paramétrico computacional é desenvolvido com a nalidade de entender como as propriedades dos materiais afetam o comportamento global das estruturas e identi car quais destas propriedades tem in uência crucial nos cenários investigados. A terceira e quarta estruturas são pórticos planos de cinco andares, cada um idealizado de acordo com as normas de projeto/construção em concreto armado em vigor na Europa e no Brasil. Uma análise dinâmica não linear é desenvolvida. A combinação de cargas considerada para a análise de colapso progressivo segue as prescrições do Departamento de Defesa dos Estados Unidos. O trabalho veri ca se as prescrições mínimas das normas de concreto armado utilizadas são su cientes para garantir segurança e robustez estrutural, além disso, aponta as diferenças em termos de propensão ao colapso progressivo.