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ORCID:  http://orcid.org/0000-0001-8490-4944
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Consideração do comportamento não linear das almofadas elastoméricas no tombamento de vigas pré-moldadas
Alternate title (s): Consideration of the nonlinear behavior of elastomeric pads in the precast beams’ rollover
Author: Costa, Lethicia Oliveira
First Advisor: Lima, Maria Cristina Vidigal de
First coorientator: Krahl, Pablo Augusto
First member of the Committee: Castilho, Vanessa Cristina de
Second member of the Committee: Kroetz, Henrique Machado
Summary: Com os avanços na tecnologia do concreto vigas pré-moldadas podem ser dimensionadas com vãos muito longos e seções cada vez mais esbeltas. Consequentemente, essas vigas apresentam baixa rigidez à flexão lateral, ficando propensas à instabilidade lateral na fase de montagem. Além disso, alguns fatores como excentricidade lateral inicial, rotação inicial, contraflecha devido a força de protensão e condições dos apoios tornam o problema de instabilidade lateral mais crítico. Com isso, este trabalho tem o intuito de avaliar a influência da não linearidade de contato entre viga e apoio na instabilidade lateral de vigas pré-moldadas apoiadas em almofadas elastoméricas, ainda em fase de montagem. Para isso, através de métodos energéticos, são definidas equações de equilíbrio que consideram, simultaneamente, a não linearidade geométrica das vigas e a não linearidade de contato entre viga e apoio, a partir das quais é possível determinar a carga limite e prever as condições de segurança das vigas quanto à instabilidade. Por meio das equações de equilíbrio são avaliadas as capacidades de carga de uma viga BT-54 e de uma viga de Concreto de Ultra Alto Desempenho (UHPC) de 91,4 m. Além disso, são realizadas simulações de Monte Carlo com o intuito de avaliar a influência de parâmetros como excentricidade lateral, resistência do concreto, força de protensão e rigidez à rotação do apoio. Ao comparar as soluções propostas neste trabalho com equações que consideram a rigidez linear da mola, verificou-se redução na carga limite de até 84%, devido à consideração da perda de contato entre viga e apoio (lift-off), evidenciando a importância da consideração da não linearidade de contato nas previsões de estabilidade. Em relação à viga de UHPC analisada, foi constatada alta sensibilidade para a instabilidade lateral, com razão entre a carga máxima e peso próprio de até 1,08, quando a recomendação técnica é superior a 4. Tal condição pode ser melhorada com a adoção de apoios que possam absorver tração na interação viga-apoio, como por exemplo, almofadas com aderência ou uso de chumbadores. Por fim, quanto às análises paramétricas, tem-se que o aumento da excentricidade lateral, a redução da resistência do concreto, o aumento da força de protensão e a redução da rigidez à rotação do apoio têm como consequência a redução da carga limite e o aumento da probabilidade de falha, sendo a resistência do concreto um parâmetro crítico quanto à instabilidade, apresentando probabilidade de falha igual a 0,37 quando a resistência é igual a 120 MPa, sendo o recomendado igual ou menor que 10-4.
Abstract: With advances in concrete technology, precast beams can be dimensioned with very long spans and increasingly slender sections. Consequently, these beams have low lateral bending stiffness, being prone to lateral instability in the assembly phase. In addition, some factors such as initial sweep, initial rotation, camber due to prestressing force and support conditions make the problem of lateral instability more critical. This work aims to evaluate the influence of the non-linearity of contact between beam and pad on the lateral instability of precast beams supported by elastomeric pads, still in the assembly phase. For this, through energy methods, equilibrium equations are defined that simultaneously consider the geometric nonlinearity of the beams and the nonlinearity of contact between beam and support, from which it is possible to determine the limit load and predict beam safety regarding lateral instability. Through the equilibrium equations, the load capacities of a BT-54 beam and a 91.4 m UHPC beam are evaluated. In addition, Monte Carlo simulations are carried out in order to evaluate the influence of parameters such as initial sweep, concrete strength, prestressing force and rotational stiffness of the support. When comparing the solutions proposed in this work with equations that consider the linear stiffness of the spring, there was a reduction in the limit load of up to 84%, due to the consideration of the loss of contact between beam and pad (lift-off), highlighting the importance of considering contact nonlinearity in stability predictions. Regarding the analyzed Ultra High Performance Concrete (UHPC) beam, high sensitivity was found for lateral instability, with a ratio between maximum load and self-weight of up to 1.08, when the technical recommendation is greater than 4. This condition can be improved with the adoption of pads that can absorb tensile stress in the beam-pad interaction, such as pads with adhesion or the use of anchor bolts. Finally, as for parametric analysis, the increase in the initial sweep, the reduction in concrete strength, the increase in prestressing force and the reduction in the rotational stiffness of the support leads to a reduction in the limit load and the increase in the probability of failure, with the concrete strength being a critical parameter for instability, with a probability of failure equal to 0.37% when the strength is equal to 120 MPa, the recommended being equal to or less than 10-4.
Keywords: Vigas pré-moldadas
Precast beams
instabilidade lateral
lateral instability
almofadas elastoméricas
elastomeric pads
não linearidade de contato
non-linearity of contact
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote: COSTA, Lethicia Oliveira. Consideração do comportamento não linear das almofadas elastoméricas no tombamento de vigas pré-moldadas. 2021. 140f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021.DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.5585
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.5585
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32815
Date of defense: 25-Aug-2021
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil

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