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Tipo do documento: Dissertação
Título: Implementação computacional de modelos constitutivos para juntas de argamassa de estruturas de alvenaria no ANSYS
Título(s) alternativo(s): Computational implementation of constitutive models for mortar joints of masonry structures in ANSYS
Autor: Silva, Carolina Rocha Fortes da 
Primeiro orientador: Oliveira, Maria Fernanda Figueiredo de
Primeiro membro da banca: Roehl, Deane de Mesquita
Segundo membro da banca: Burgos, Rodrigo Bird
Resumo: No estudo do comportamento das estruturas, é fundamental a análise tanto de resultados experimentais quanto numéricos, a partir dos quais os métodos de dimensionamento e os processos construtivos podem ser aprimorados. Para construções em alvenaria, que é um material de forte anisotropia e comportamento não linear devido as suas juntas, este ganho de eficiência é de grande importância, uma vez que sua resposta depende das cargas aplicadas, do tamanho do painel e da presença de abertura e das propriedades de seus componentes. Assim sendo, a modelagem numérica pode ser utilizada para teste de diferentes configurações de painéis. A modelagem de um painel de alvenaria difere sensivelmente do processo de modelagem de estruturas em concreto ou em aço devido às características do material compósito. Este possui propriedades de falha e deformabilidade distintas dependendo da direção tanto das tensões quanto da orientação das juntas, uma vez que as juntas horizontais agem como planos de fraqueza. A abordagem da micromodelagem simplificada é uma das muitas estratégias de modelagem numérica pelo Método dos Elementos finitos propostas para a modelagem numérica de painéis de alvenaria. Nesta abordagem, são utilizados elementos de espessura nula para a representação das juntas de argamassa e simulação dos efeitos de escorregamento e abertura das mesmas a partir de modelos constitutivos adequados. Neste trabalho será analisado o comportamento de painéis de alvenaria estrutural e de seus componentes utilizando a abordagem da micromodelagem simplificada a partir da aplicação do Método dos Elementos Finitos com o programa ANSYS. Mais especificamente, será empregado um modelo constitutivo plástico com um envelope de Mohr Coulomb, tensão de cut off de tração e superfície de fechamento compressiva com encruamento para representação das juntas de argamassa. Os algoritmos dessas aplicações, que utilizam métodos explícitos de correção de tensões, foram implementados no programa através da criação de sub-rotinas de usuário. Resultados numéricos foram comparados com referências obtidas na literatura. Finalmente, vantagens, desvantagens e limitações dessa abordagem foram confirmadas.
Abstract: Both experimental and numerical results are important to better understand the behavior of structures, since they may provide useful information for the improvement of design, building and repair processes. In the case of structural masonry, which is a composite material with strong anisotropy and non-linear behavior due to its mortar joints, the panel response for a given load depends on its dimensions, the presence of openings such as windows and doors, and the unit and mortar properties. In this sense, numerical simulations may be used to investigate the behavior of a variate of panel configurations. The modeling of a masonry panel differs significantly from the process of modeling concrete or steel structures due to the complex behavior of the composite material. Deformation and failure properties depend on both the stress orientation and the joint direction, since the horizontal joints act as weak surfaces. The simplified micromodeling approach is one of the several strategies that have been proposed for the numerical analysis of masonry panels in the frame of the Finite Element Method. This approach makes use of zero-thickness interface elements to represent joints and simulate their sliding and opening behavior with appropriate constitutive models. This work analyzes the behavior of structural masonry panels by using the simplified micromodeling approach with the application of the Finite Element Method software ANSYS. A plasticity constitutive model for the mortar joints could be investigated – a Mohr Coulomb envelop with tension cut-off and compressive cap with hardening. The corresponding algorithms were implemented into an ANSYS user material subroutine, by employing an implicit scheme using the return mapping algorithm. Numerical results were compared to reference results available in literature. Finally, some advantages, disadvantages and limitations of the employed modelling approach could be confirmed.
Palavras-chave: Civil engineering
Masonry
Joints (Engineering)
Finite element method
Engenharia civil
Alvenaria
Juntas (Engenharia)
Método dos elementos finitos
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: SILVA, Carolina Rocha Fortes da. Implementação computacional de modelos constitutivos para juntas de argamassa de estruturas de alvenaria no ANSYS. 2020. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/17365
Data de defesa: 9-Mar-2020
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil

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