Análise não linear física e geométrica de pórticos espaciais

Abstract

Apresenta-se uma formulação do tipo incrementaliterativa destinada a análise não linear de pórticos espaciais. Considera-se os efeitos não lineares introduzidos pelas mudanças de configuração geométrica da estrutura e também pela combinação destes efeitos com aqueles inerentes ao comportamento plástico exibido pelo material. As relações cinemáticas empregadas permitem a consideração de deslocamentos arbitrariamente grandes, acompanhadas de pequenas deformações . A modelagem do comportamento plástico do material é efetuada através do conceito de rótula plástica, estabelecido a partir de um critério de plastificação generalizado. Adota-se uma matriz de rigidez geométrica de barra baseada em momentos semitangenciais. Para elementos com extremos plastificados, é deduzida uma matriz de rigidez elasto-plástica. Emprega-se um método numérico do tipo incremental-iterativo, que utiliza como condição básica de controle da análise a constância do trabalho realizado pelos incrementos de cargas, em cada passo incremental (Método de Controle por Trabalho).A formulação permite uma descricão completa do desempenho mecânico da estrutura, inclusive em estágio de deformação pós-crítico em que ocorre regressão do carregamento com aumento de deslocamentos, ou vice-versa. A formulação foi implementada em um programa computacional elaborado em linguagem FORTRAN. Vários exemplos numéricos são apresentados para mostrar a eficiência das procedimentos propostos.

An incramental-iterative formulation for the nonlinear analysis of space frames ia presented. Nonlinear effects due to the changes in the geometrical configuration of the structure and also the combination of these effects with those due to the plastic behavior af the material are considered. The kinematics relations employed allow the consideration of arbitrarily large displacements with small strains. The plastic behavior of the elements is modeled using the plastic hinge concept, based on a generalized yield criterion. A geometrical stiffness matrix based on semitangential moments is adopted. For elements with plastic hinges at their ends, a elastic-plastic stiffness matrix is derived. An incremental-iterative numerical method is employed which uses the condition of constant work increment to determine the increments of load (Work Cantrol Method). The analysis allows a complete description of the structural response both in the pre and post-critical stages, even in situations in which displacements increase with decreasing loads or vice versa. The formulation was implemented into a computational code in FORTRAN language. Sevoral examples are presented to illustrate the efficiency of the procedures proposed.