Modelo numérico-computacional de ligação semirrígida baseado na Mecânica do Dano

RESUMO As ligações de viga – pilar em estruturas de aço são projetadas tradicionalmente supondo seu comportamento idealmente flexível ou totalmente rígido, o que simplifica os processos de análise e de projeto estrutural. No entanto, esses dois casos são extremos, porque a maioria das conexões usadas no campo prático transmitem algum momento parcial. Resultados experimentais obtidos para conexões de viga – pilar mostram que a relação entre a rotação e o momento é não linear e varia dependendo da flexibilidade das mesmas. Nesse contexto, um modelo constitutivo unidimensional de ligação fundamentado na Mecânica do Dano Contínuo é proposto, o qual leva em conta a redução progressiva da rigidez rotacional. Um código computacional é desenvolvido para a análise estática de pórticos planos com comportamento não linear geométrico e com ligação semirrígida. A variável dano é calculada em função de três parâmetros – rigidez rotacional inicial, deformação rotacional e módulo de dano -, sendo esses obtidos da curva momento – rotação da ligação. Com o objetivo de verificar a formulação proposta, esse modelo é aplicado em dois problemas numéricos - uma viga em balanço e um pórtico com dois andares. As estruturas são discretizadas com a formulação Corrotacional do Método dos Elementos Finitos, considerando a teoria de Euler-Bernoulli para a flexão de viga. A ligação é simulada por um elemento finito de comprimento nulo, cuja matriz de rigidez elementar considera as rigidezes axial, translacional e rotacional. O sistema de equações não lineares, que descreve o problema estrutural, é solucionado por um procedimento incremental-iterativo de dois passos com convergência cúbica. Os resultados numéricos com o programa Scilab mostram a boa concordância entre as trajetórias de equilíbrio obtidas com o modelo proposto e aquelas encontradas na literatura. ABSTRACT Beam-to-column connections in steel structures are traditionally designed with the assumption of ideally flexible or fully rigid behavior, which simplifies the analysis and structural design processes. However, these two cases are extreme, as most connections used in practical field transmit some partial moment. Experimental results obtained for beam-column connections show that the moment-rotation relation is non-linear and varies depending on connection flexibility. In this context, a connection one-dimensional constitutive model based on Continuous Damage Mechanics is proposed, which takes into account the progressive