Customization of a software of finite elements to analysis of concrete structures: long-term effects

Abstract Concrete is a material that presents time-delayed effects associated with creep and shrinkage phenomena. The numerical modeling of the creep is not trivial because it depends on the age of the concrete at the time of loading, which makes necessary to store the history of loads to apply the principle of superposition. However, a problem formulated in finite elements has many points of integration, making this storage impossible. The Theory of Solidification, together with incremental algorithm developed by Bazant e Prasannan ([1], [2]), solves this problem. Therefore, this paper presents the adaptation of this algorithm to a finite element commercial software (ANSYS) considering the creep, according to the CEB-FIP Model Code 1990 [3]. The results demonstrate that the deformations provided by this adaptation are in accordance with the analytical solution given by the CEB-FIP MC90, including cases where the loads are applied at different ages of the concrete. Resumo O concreto é um material que apresenta efeitos diferidos no tempo, que estão associados aos fenômenos de fluência e retração. A modelagem numérica da fluência não é trivial, pois depende da idade do concreto no instante de aplicação do carregamento, o que torna necessário armazenar a história de carga para posterior aplicação do princípio da superposição dos efeitos. Contudo, um problema formulado em elementos finitos possui muitos pontos de integração, tornando esse armazenamento impossível. A Teoria da Solidificação, juntamente com o algoritmo incremental desenvolvido por Bazant e Prasannan ([1], [2]), permitem resolver esse problema. Esse artigo apresenta a adaptação desse algoritmo em um programa de elementos finitos (ANSYS), considerando a fluência e, também a retração, conforme formulado pelo Código Modelo CEB-FIP 1990 [3]. Os resultados comprovam que as deformações previstas por esta adaptação estão em conformidade com a solução analítica dada pelo CEB-FIP MC90, incluindo situações em que as cargas são aplicadas ao longo de diferentes idades do concreto.