Comparative study of the dimensioning of a floor of solid slabs using elastic, plastic, and numerical analysis

Geovany Ferreira Barrozo

ORCID iD Universidade de Brasília (UnB) Brasil

Sebastião Simão da Silva

Instituto Federal de Educação, Ciências e Tecnologia da Paraíba (IFPB) Brasil

Leonardo de Souza Dias

ORCID iD Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) Brasil

Resumo

A reinforced concrete structure design is carried out based on structural analysis results. From this, the engineer defines the most appropriate design technique for each type of building. Due to the importance of structural analysis, this paper proposed to carry out the analysis, dimensioning, and detailing of a floor of massive slabs, through three distinct methodologies, consisting of an elastic analysis, based on the Theory of Grids for deformable supports, a plastic analysis based on the Theory of Rupture Lines, and a numerical analysis by the Finite Element Method (FEM), carried out using the SAP2000 software. The accomplishment of this research had as its main objective to evaluate the steel consumption demanded by each analysis methodology used, and to establish a comparative study about the soliciting efforts determined by the three methods of structural analysis. Thus, when analyzing the results, there were large discrepancies between the bending moments presented in each analysis methodology. Also, regarding steel consumption, there were considerable savings for the plastic model compared to the elastic model, and taking the numerical model as a parameter, an 11.52% higher steel consumption was observed for the elastic calculation.

Palavras-chave


analysis; massive slabs; methods; sizing; SAP2000


Texto completo:

Referências


ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118. Projeto de estruturas de concreto: procedimentos. Rio de Janeiro: ABNT, 2014. In Portuguese.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6120. Ações para o cálculo de estruturas de edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2019. In Portuguese.

ARAÚJO, J. M. Avaliação dos métodos simplificados para cálculo de lajes maciças apoiadas em vigas flexíveis. Teoria e Prática na Engenharia Civil, n. 12, p. 1-12, 2008. Available at: http://repositorio.furg.br/handle/1/5077. Accessed on: 18 aug. 2021. In Portuguese.

ARAÚJO, J. M. Curso de concreto armado, volume 1. 4. ed. Rio Grande: Dunas, 2014. In Portuguese.

CARVALHO, R. C.; FIGUEIREDO FILHO, J. R. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado: segundo a NBR 6118:2014. 4. ed. São Carlos: EdUFSCar, 2017. In Portuguese.

CZERNY, F. Tafeln für vierseitig und dreiseitig gelagerte Rechteckplatten (Tables for rectangular plates supported on four and on three sides). Betonkalender, Berlin, v. 65, n. 1, p. 305-381, 1976. In German.

FAVA, G. C.; NEVES, L. R. Análise numérica comparativa entre o método dos elementos finitos e o método das grelhas na análise estrutural do elemento laje: estudo de caso. 2018. Bachelor Thesis (Bacharelado em Engenharia Civil) – Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Goiás, Aparecida de Goiânia, 2018. Available at: https://repositorio.ifg.edu.br/handle/prefix/186. Accessed on: 18 aug. 2021. In Portuguese.

FIORIN, E. Arranjos de armaduras para estruturas de concreto armado. 1998. Master Thesis (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1998. DOI: https://dx.doi.org/10.11606/D.18.2017.tde-21122017-113211. In Portuguese.

GONZALEZ, R. L. M. Análise de lajes pela teoria das charneiras plásticas e comparação de custos entre lajes maciças e lajes treliçadas. 1997. Master Thesis (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1997. DOI: https://dx.doi.org/10.11606/D.18.2018.tde-20032018-103702. In Portuguese.

GUESSI, D. E. Análise de lajes maciças em concreto armado com plastificação. 2017. Master Thesis (Mestrado em Engenharia de Estruturas) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2017. Available at: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/178977. Accessed on: 18 aug. 2021. In Portuguese.

KATTAN, P. I. MATLAB Guide to finite elements: an interactive approach. 2. ed. Jordan, USA: Springer, 2008. 429 p.

OÑATE, E. Structural analysis with the finite element method. Linear statics. Volume 1: basis and solids. 1. ed. Barcelona: Springer, 2009. 472 p.

PINHEIRO, L. M. Análise elástica e plástica de lajes retangulares de edifícios. 1988. Doctoral Thesis (Doutorado em Engenharia de Estruturas) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 1988. Available at: http://web.set.eesc.usp.br/producao/704. Accessed on: 18 aug. 2021. In Portuguese.

PRAZERES, P. G. C. Desenvolvimento de elementos finitos híbridos para a análise de problemas dinâmicos usando superposição modal avançada. 2005. Master Thesis (Mestrado em Engenharia Civil) – Pontíficia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005. DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.7633. In Portuguese.

SOUZA, R. M. O método dos elementos finitos aplicado ao problema de condução de calor. Notas de aulas. Belém: UFPA, 2003. 41 p. Available at: https://www.researchgate.net/publication/326331671_O_Metodo_dos_Elementos_Finitos_Aplicado_ao_Problema_de_Conducao_de_Calor. Accessed on: 18 aug. 2021. In Portuguese.

SZILARD, R. Theory, and analysis of plates: classical and numerical methods. New Jersey: Prentice-Hall, 1974. 124 p.

WERNER, B. V.; VARGAS, A. Análise comparativa entre diferentes métodos de cálculo para o dimensionamento de lajes maciças bidirecionais. Revista de Iniciação Científica, v. 11, n. 1, p. 5-26, 2013. Available at: http://periodicos.unesc.net/iniciacaocientifica/article/view/1620. Accessed on: 18 aug. 2021. In Portuguese.


DOI: http://dx.doi.org/10.18265/1517-0306a2021id5424

O arquivo PDF selecionado deve ser carregado no navegador caso tenha instalado um plugin de leitura de arquivos PDF (por exemplo, uma versão atual do Adobe Acrobat Reader).

Como alternativa, pode-se baixar o arquivo PDF para o computador, de onde poderá abrí-lo com o leitor PDF de sua preferência. Para baixar o PDF, clique no link abaixo.

Caso deseje mais informações sobre como imprimir, salvar e trabalhar com PDFs, a Highwire Press oferece uma página de Perguntas Frequentes sobre PDFs bastante útil.

Download do PDF
Imprimir artigo
Exibir metadados
Como citar este documento

Visitas a este artigo: 999

Total de downloads do artigo: 628