Nonlinear numerical analysis of composite slabs with steel decking

AUTOR(ES)
FONTE

Rev. IBRACON Estrut. Mater.

DATA DE PUBLICAÇÃO

11/11/2019

RESUMO

Resumo O comportamento das lajes mistas é governado pelo cisalhamento longitudinal na interface entre o aço e o concreto, que é desenvolvido em lajes sob flexão simples. O método m-k e o método da interação parcial, utilizados no cálculo da resistência ao cisalhamento na interface aço-concreto de lajes mistas, são baseados em ensaios experimentais caros e de longa duração. O objetivo principal desse trabalho é implementar um modelo de elementos finitos para análise numérica não linear de lajes de concreto com fôrma de aço incorporada, para isso são implementados elementos planos de casca, considerando as teorias de placa de Reissner-Mindlin e Kirchoff, elementos de barra, considerando a teoria de viga de Timoshenko, e elementos de interface. Nas análises numéricas apresentadas nesse trabalho a fôrma de aço e a laje de concreto, de espessura dada pela altura total da laje menos a altura da forma de aço, são modeladas com elementos planos de casca. A nervura de concreto é modelada com elementos de barra. O contato entre a fôrma de aço e o concreto é modelado através de elementos de interface. As não linearidades geométrica e física são consideradas na análise numérica. Os exemplos analisados validam o modelo numérico sugerido neste trabalho apresentando a vantagem de usar uma discretização bidimensional do problema enquanto os modelos numéricos comparativos utilizam uma discretização tridimensional da laje de concreto.Abstract The composite slabs behavior is governed by longitudinal shear at the interface between the steel deck and concrete, which is developed in slabs under simple bending. The m-k method and the partial connection method, that are used in the evaluation of shear strength at the steel-concrete interface of composite slabs, are based on expensive and long-term experimental tests. The main objective of this work is to implement a finite element model for nonlinear numerical analysis of concrete slabs with steel decking. For this, flat shell elements are implemented, considering Reissner-Mindlin and Kirchoff plate theories, bar elements, considering the beam theory of Tymoshenko, and interface elements. In the numerical analyzes presented in the present work, the steel deck and the concrete slab, of thickness given by the total height of the slab less the height of the steel deck, are modeled with flat shell elements. The concrete rib is modeled with bar elements. The contact between steel deck and concrete is modeled through interface elements. The geometric and material nonlinearities are considered in the numerical analysis. The analyzed examples validate the numerical model suggested in this work, presenting the advantage of using a two-dimensional discretization of the problem while in comparative numerical models are uses a three-dimensional discretization of the concrete slab.

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