TCC - SIMULAÇÃO DE ENSAIOS DIDÁTICOS DE VIGAS EM CONCRETO ARMADO PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS - Resumo

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## Resumo sobre Simulação de Ensaios Didáticos de Vigas em Concreto Armado pelo Método dos Elementos FinitosO trabalho de conclusão de curso de Jean Carlos Gibbert, apresentado à Universidade Estadual do Oeste do Paraná em 2017, aborda a aplicação do Método dos Elementos Finitos (MEF) para a simulação de ensaios didáticos em vigas de concreto armado. O objetivo principal é modelar vigas tridimensionais utilizando o software ANSYS Workbench 18.0 e comparar os resultados das simulações com os obtidos em ensaios experimentais reais, focando em três tipos de ruptura: à flexão, por falha ao cisalhamento e por torção. A pesquisa visa não apenas validar a precisão do MEF para prever o comportamento estrutural dessas vigas, mas também oferecer uma ferramenta didática que permita a estudantes e profissionais da engenharia civil uma melhor compreensão dos fenômenos envolvidos, além de possibilitar a modificação rápida dos parâmetros de ensaio para diferentes análises.### Fundamentação e JustificativaO Método dos Elementos Finitos é uma técnica computacional que divide um problema complexo em pequenos elementos, facilitando a análise estrutural por meio da resolução matricial. Essa abordagem é especialmente útil para estruturas de concreto armado, cujos materiais apresentam comportamento não linear e variado conforme o carregamento, dificultando cálculos manuais precisos. A simulação computacional, por sua vez, permite visualizar estados de tensão e deformação em todos os pontos da estrutura, algo que não é possível em ensaios físicos tradicionais. Além disso, possibilita a realização de múltiplas simulações com diferentes parâmetros de forma rápida, econômica e segura, o que é fundamental para o ensino e a pesquisa em engenharia civil. O trabalho destaca a importância de aproximar os estudantes dos métodos computacionais, uma vez que o estudo do MEF ainda é opcional em muitos cursos e pouco explorado em problemas complexos de estruturas de concreto armado.### Revisão Teórica e MetodologiaA revisão bibliográfica do trabalho abrange conceitos fundamentais sobre vigas em concreto armado, conforme a norma ABNT NBR 6118:2014, incluindo a definição de vigas como elementos lineares predominantemente submetidos à flexão, e a descrição dos três estádios do concreto: estádio I (concreto ainda resiste à tração), estádio II (concreto fissurado, aço resiste à tração) e estádio III (plastificação do concreto na compressão). São discutidos também os mecanismos de transferência de esforços cortantes, a analogia da treliça para análise estrutural, e critérios de ruptura como Mohr-Coulomb, Drucker-Prager e Willam & Warnke, que são essenciais para modelar o comportamento do concreto sob diferentes estados de tensão.A metodologia adotada envolve a modelagem tridimensional das vigas no software ANSYS, utilizando elementos finitos para representar o concreto e a armadura de aço, com propriedades não lineares calibradas conforme normas técnicas e dados experimentais. Foram realizados ensaios físicos de ruptura à flexão, falha ao cisalhamento e ruína por torção, cujos resultados foram comparados com as simulações computacionais. A modelagem considerou a variação da linha neutra, a curva carga versus flecha (deslocamento), e a forma de ruptura, buscando validar a precisão do método e identificar aspectos não visíveis nos ensaios físicos, como a distribuição detalhada de tensões e deformações.### Resultados e ConclusõesOs resultados indicam que o método dos elementos finitos, quando bem calibrado, apresenta alta precisão na previsão da carga de ruptura das vigas e na obtenção de curvas confiáveis de flecha versus carregamento. A simulação permitiu observar a variação da linha neutra ao longo dos estádios de carregamento, além de reproduzir fielmente os modos de falha observados nos ensaios físicos, como fissuras e rupturas por flexão, cisalhamento e torção. A análise computacional também evidenciou a distribuição das tensões principais e as regiões de plastificação do concreto, informações que são difíceis de captar em ensaios tradicionais.O estudo conclui que a simulação computacional é uma ferramenta valiosa para o ensino e a pesquisa em engenharia civil, proporcionando uma visualização aprofundada dos fenômenos estruturais e permitindo a rápida alteração dos parâmetros de ensaio para diferentes análises. Os modelos desenvolvidos foram disponibilizados para uso acadêmico, facilitando o aprendizado e a experimentação virtual de ensaios didáticos. Assim, o trabalho contribui para a difusão do método dos elementos finitos no meio acadêmico e para a melhoria da precisão na verificação do dimensionamento de estruturas de concreto armado.---### Destaques- O Método dos Elementos Finitos (MEF) foi aplicado para simular ensaios didáticos de vigas em concreto armado, utilizando o software ANSYS.- Foram comparados resultados de três ensaios reais: ruptura à flexão, falha ao cisalhamento e ruína por torção, com as simulações computacionais.- A simulação computacional permitiu visualizar estados de tensão e deformação detalhados, além de possibilitar a modificação rápida dos parâmetros de ensaio.- Os modelos simulados apresentaram alta precisão na previsão da carga de ruptura e na curva carga versus flecha, validando o uso do MEF para análise estrutural.- O trabalho destaca a importância da integração dos métodos computacionais no ensino de engenharia civil para melhor compreensão e análise de estruturas complexas.