Análise teórico-experimental de uma laje nervurada de microconcreto armado submetida a um carregamento uniformemente distribuído

Abstract

O modelo estrutural das lajes nervuradas é mais sofisticado que muitos tipos de lajes, exigindo, consequentemente, uma modelagem numérica mais trabalhosa. Entretanto, vantagens como a simplificação da execução da obra, redução do seu prazo de execução e do seu custo, justificam sua crescente utilização no país. Por isso, é necessário maior conhecimento do seu comportamento estrutural e aperfeiçoamento dos modelos teóricos empregados na sua simulação. O objetivo deste trabalho foi comparar dois métodos de cálculo amplamente empregados na modelagem destas estruturas, indicando se os mesmos as reproduzem satisfatoriamente, qual deles o faz da forma mais aproximada e quais são os aspectos relevantes para seu cálculo. Também foi analisado o comportamento do microconcreto armado sujeito a carregamento de longa duração (efeito da fluência). Para tanto, foi ensaiada uma laje nervurada em modelo reduzido na escala 1:7,5 construída em microconcreto armado. O estudo mediu deflexões verticais, rotações e determinou deformações específicas em seções características do modelo em duas etapas distintas: a primeira com carregamento de curta duração e a segunda com carregamento de longa duração. O carregamento uniformemente aplicado ao modelo representou o peso próprio da laje, das paredes divisórias e as cargas variáveis. Na análise numérica foram empregados dois modelos. O empregado no SAP90 utilizou elementos finitos de placa e simulou a laje com seção retangular de inércia equivalente à nervurada. Já o utilizado no GRELHA-TQS serviu-se da análise matricial e simulou a laje como uma grelha de vigas "T". A laje teve comportamento próximo do elástico linear no princípio do ensaio, quando os valores previstos pelo SAP90 estiveram ligeiramente mais próximos dos experimentais do que os do GRELHA-TQS. Depois, o modelo reduzido começou a apresentar um crescente comportamento não linear, distanciando-se cada vez mais das previsões teóricas. Esta diferença pode ser atribuída ao fato de que o modelo numérico do SAP90 levou em conta a rigidez à torção, enquanto que o empregado no GRELHA-TQS desprezou sua influência, comportando-se de forma menos rígida.

The structural model of waffle slabs can be more sophisticated than most others, demands a more difficult numeric analisys. Nonetheless, advantages such as the simplification of the work, reduction execution time and of cost, justify its increasing use. It is necessary however no gather more knowledge of its structural behavior and improve the theoretical models used. The objective of this work was to compare two calculation methods commonly used in the simulation of these structures, investigating the ability to reproduce their behavior satisfactorily, determine the more accurate method and characterize the more important aspects. Moreover, the behavior of the reinforced microconcrete was also analyzed with long-term load (creep effects). Hence, a reinforced microconcrete waffle slab was built in the reduced scale 1:7,5 and tested. The study measured vertical displacements, rotations and strains in characteristic sections of the model. These were measured in two different stages: the first with short-term load and the second with long-term load. The applied load represents the slab dead weight, the walls and the live loads. Two models were used in the numeric analysis. The SAP90 used shell elements and represented the waffle slab as a flat plate with rectangular section of equivalent inertia. The program GRELHA-TQS used the matricial analysis and simulated the waffle slab as a grillage. The slab had a close to the linear elastic behavior at the beginning of the test. At this moment, the values foreseen by SAP90 were closer of the experimental ones than those obtained by GRELHA-TQS. After that, the model presents an increasing non-linear behavior, desagreeing progressively from the theoretical forecasts. This difference may be due to the fact that the SAP90 program considered the torsion rigidity, while the model used in GRELHA-TQS despised its influence and presented a less rigid behavior.