As estruturas de lajes nervuradas simuladas por modelo computacional geralmente são analisadas por metodologias simplificadas, tanto para a geometria da seção (convertendo em lajes maciças ou grelhas) como para as propriedades mecânicas dos materiais (regime elástico-linear). Os resultados obtidos por estes estudos teóricos apresentam grandes diferenças quando comparados com os valores dos ensaios experimentais, mesmo para baixos níveis de carregamento. Isto se deve principalmente pela não consideração da excentricidade entre os eixos da nervura e da capa como também a simplificação do comportamento mecânico do concreto à tração. Modelos numéricos chamados realísticos consideram o efeito da excentricidade entre os eixos da capa e da nervura da seção transversal. Pode-se, ainda, introduzir a não-linearidade física do concreto armado nestes modelos, obtendo resultados próximos do experimental. O objetivo deste trabalho é estabelecer um modelo numérico para a seção típica de laje nervurada que leve em consideração a excentricidade entre os eixos da capa e da nervura, a não-linearidade física do concreto em compressão e a colaboração do concreto tracionado entre fissuras, através de um modelo de fissuração distribuída. Utilizou-se o programa computacional de elementos finitos SAP2000 versão 16 para as análises não-lineares. O elemento de área denominado Shell Layered permite considerar a heterogeneidade do concreto armado por discretização ao longo da espessura em camadas. O modelo numérico foi validado a partir de análises de lajes ensaiadas experimentalmente, comparando os resultados numéricos com os dos ensaios. Também, este modelo foi utilizado para avaliar o comportamento pós-fissuração de algumas lajes nervuradas submetidas a carregamentos excessivos.

Waffle slab structures simulated by computational model are generally analyzed by simplified methods, for both the section geometry (converting into solid slabs or grids) and for the material mechanical properties (linear elastic regime). Results obtained by those studies show large differences when compared with test results, even at low loading levels. This is mainly due to lack of consideration of the eccentricity between the axis of the ribs and the cover, as well as the simplification of the mechanical behavior of concrete tensile strength. The so called more realistic numerical models do consider the effect of the eccentricity between the axis of the cover and ribs. One may also introduce physical nonlinearity of reinforced concrete in these models, obtaining results closer to tests. The objective of this work is to establish a numerical model for the typical section of waffle slabs given the recommendationslisted above. Such model considers the eccentricity between the axis of the ribs and the cover, the physical nonlinearity of concrete in compression and the concrete contribution between cracks (tension stiffening) through a smeared crack model. The finite element program SAP2000 version 16 is used for the non-linear analysis. The area element discretization uses the Shell Layered element along the thickness of layers, allowing for the heterogeneous material behavior of the reinforced concrete. The numerical model was validated comparing results with tests in slabs and, eventually, used to evaluate some waffle slabs subjected to excessive loading.

A necessidade de racionalização na construção civil com a minimização de custos e prazos vem fazendo das lajes nervuradas de concreto armado uma opção cada vez mais adotada pelos projetistas. Com o objetivo de compreender melhor o comportamento desse sistema estrutural e quantificar as tensões e deslocamentos da estrutura de uma forma mais realista, foi realizado um programa experimental em uma laje nervurada em escala natural. O estudo mediu deformações no concreto e deslocamentos verticais em diversos pontos da estrutura, submetida a um carregamento de 12 kN/m2, correspondente a várias camadas de enchimento necessárias para servir de base para quadras de tênis. Devido à impossibilidade de aplicação do carregamento experimental de forma regular e em etapas, optou-se pela realização de leituras em diferentes situações de carga. Os dados coletados experimentalmente foram comparados com os resultados de duas análises computacionais, empregando-se um modelo de análise matricial de grelhas do programa Sistema Computacional TQS v11.0 e um modelo em elementos finitos do programa SAP2000 v14.2.2. O comportamento da laje esteve dentro do previsto, com deslocamentos verticais e momentos fletores próximos aos determinados pelas análises numéricas.

Reinforced concrete waffle slabs have become a common option for designers due to a need of rationalization in construction with reduction in costs and deadlines. To better understand the behavior of this structural system, and more realistically quantify stresses and displacements, a full scale waffle slab was tested. The structure, designed to serve as a tennis court floor, was submitted to a load of 12 kN/m2 and instrumented to measure strains and deflections at different locations. The loading process used the floor's constructive base filling material and readings were taken at different loading stages and arrangements during the floor's construction. Test data was compared to results obtained from the matrix analysis program Sistema Computacional TQS v11.0 and from the finite element model program SAP2000 v14.2.2. Slab behavior was as expected, with deflection and bending moments close to those determined by the numerical analysis.

Este artigo apresenta uma proposta para a automatização dos procedimentos de projeto de peças fletidas de concreto com protensão aderente e não aderente, conforme recomendações das normas brasileira (NBR 6118:2007) e francesa (Règles BPEL 91). É crescente a utilização da protensão em estruturas de concreto, devido principalmente às suas vantagens construtivas, à redução na incidência de fissuras e à diminuição das dimensões das peças com o emprego mais eficiente dos materiais de maior resistência. A análise estrutural é feita através de um modelo numérico que utiliza elementos finitos do tipo híbrido para pórticos planos, considerando a não-linearidade geométrica, carregamentos cíclicos e construção composta. Nas rotinas computacionais implementadas são consideradas as situações de protensão completa, limitada e parcial e verificados conforme cada caso, os estados limites de descompressão, de formação e de abertura das fissuras, além dos estados limites últimos finais e no ato da protensão. Por fim, são apresentados dois exemplos que comparam situações de projeto, segundo as normas brasileira e francesa.

This paper presents a suggestion for the automation of the design procedures of bonded and unbonded prestressed concrete flexural members, according to the Brazilian (NBR 6118:2007) and French (Règles BPEL 91) norm specifications. Prestressing of concrete structures has been increasingly used, mainly due to its building advantages, as well as allowing reducing crack incidence and element dimensions by the use of more resistant materials. Structure is analyzed by a numerical model that employs a hybrid type finite element for planar frames, considering geometric nonlinearity, cyclic loading and composite construction. The computational algorithm implemented considers full, partial and limited prestressing situations, evaluating in each case decompression limit state, limit state of cracking, ultimate limit state and final prestressing state. Finally, two examples comparing design situations according to the Brazilian and French norms are presented.

Soluções estruturais sofisticadas e racionais são exigências crescentes no cotidiano de projetistas de estruturas, como conseqüência da evolução dos projetos arquitetônicos e dos novos conceitos de gerenciamento das construções. As lajes nervuradas se enquadram nesta realidade como uma atraente alternativa, por propiciar economia de materiais e mão-de-obra, com redução de perdas e aumento da produtividade, exigindo, porém, uma laboriosa modelagem numérica. Para entender melhor como funciona, na prática, este sistema construtivo, torna-se necessário obter um maior conhecimento sobre seu comportamento estrutural, bem como aperfeiçoar os modelos teóricos empregados para seu projeto e simulação. O objetivo deste trabalho é analisar a adequação de métodos de cálculo empregados na modelagem destas estruturas, verificando se os mesmos representam satisfatoriamente seu comportamento. Para tanto, foi instrumentada uma laje nervurada de concreto armado em escala natural. O estudo mediu deformações no concreto e deslocamentos verticais em seções características da estrutura submetida a um carregamento localizado em uma área pré-estabelecida. A análise numérica foi feita empregando-se o modelo de análise matricial de grelhas do Sistema Computacional TQS v11.0. A análise dos resultados demonstrou que a laje nervurada em estudo apresentou uma tendência ao comportamento linear em todas as etapas de carregamento, sem fissuração da estrutura como um todo, embora os resíduos no processo de descarga tenham sugerido indícios de um início de fissuração em algumas seções isoladas. O comportamento da laje esteve dentro do previsto, com deslocamentos verticais na mesma ordem de grandeza das previsões teóricas e deformações específicas indicando a presença de momentos fletores nas seções instrumentadas coincidentes com os previstos pela análise numérica.

Nowadays, waffle slabs are a demand for structural designers, as a consequence of architectural design evolution and new building management concepts, in spite of its laborious numerical modeling. Therefore, it becomes necessary to know more about the structural behavior and improve the theoretical models used for simulating these slabs. The objective of this work was to analyze the adequacy of a design method widely used in the modeling of waffle slabs, verifying if it represents the slab behavior satisfactorily. A real scale waffle slab submitted to a load in a localized área was instrumented with strain gages and deflection gages for measuring specific strain and deflection in different points. The numerical analysis was made using a grid model developed by a local software company specialized in structural analysis. Tests showed a linear behavior, even though residual results could indicate cracking in some isolated sections. Numerically computed deflections presented a good estimate to test results and the experimental strains defined the presence of bending moments coincident with the forecasts of the theoretical model.