| Documento | Mestrado |
| Área | Estruturas de Concreto e Alvenaria |
| Data da defesa | 02/07/2025 |
| Autor | SANTOS, Larissa Oliveira |
| Orientador | EL DEBS, Mounir Khalil |
| Português | |
| Título | Contribuições ao projeto de dentes de concreto armado mediante modelagem numérica. |
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Resumo
Os dentes de concreto são elementos estruturais essenciais no projeto de estruturas pré-
moldadas, particularmente em ligações do tipo viga-viga e viga-pilar. Quando o
dimensionamento e o detalhamento das armaduras não são adequadamente executados, tornam-
se pontos críticos, suscetíveis à ruína. No entanto, ainda há incertezas quanto ao comportamento
estrutural e aos critérios de dimensionamento e detalhamento desses elementos. Nesse contexto,
este trabalho tem como objetivo contribuir ao projeto de dentes de concreto armado por meio
de modelagem numérica no software ABAQUS. Foram investigadas: i) a influência do
espalhamento da armadura de suspensão no comportamento estrutural dos dentes; ii) a eficácia
das armaduras de costura na resistência e na ductilidade dos elementos; e iii) a verificação das
tensões de compressão no concreto. O modelo numérico proposto foi calibrado com base em
resultados experimentais disponíveis na literatura e, inicialmente, apresentou razão média entre
a força numérica e a força experimental igual a 1,23, com coeficiente de variação de 31%.
Observou-se, contudo, sensibilidade ao parâmetro de cisalhamento experimental Fexp/(b ∙ d ∙
fc), sendo que, após correção relacionada a esse parâmetro, o erro foi ajustado para 1,00, com
coeficiente de variação reduzido para 14%. Em comparação aos principais modelos analíticos
utilizados nas práticas de projeto, o modelo numérico corrigido apresentou melhor aderência
aos resultados experimentais, destacando-se especialmente nos casos de ruptura por
compressão. Verificou-se que o espalhamento da armadura até 0,33dviga não compromete a
capacidade resistente dos dentes. Quanto à armadura de costura, sua presença foi fundamental
no controle da propagação de fissuras, embora ganhos expressivos de resistência e ductilidade
tenham ocorrido apenas para maiores parâmetros de cisalhamento. Para tensões de
cisalhamento de 0,20fc
, as tensões alcançadas nos modelos numéricos foram limitadas, em
média, a 0,17fc
. Validou-se, ainda, metodologia da literatura para verificação das tensões de
compressão no concreto, a qual apresentou boa compatibilidade com os resultados numéricos
(razão média de 1,18 e coeficiente de variação de 27%).
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| Palavras-chave | Dentes de concreto. Abaqus. Armadura de suspensão. Armadura de costura. Recomendações de projeto. |
| English | |
| Title | Contributions to the design of reinforced croncrete dapped end beams through numerical modeling. |
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Abstract
Dapped-end beams are essential structural elements in the design of precast concrete buildings,
particularly in beam-to-beam and beam-to-column connections. When reinforcement design
and detailing are not properly executed, these regions become critical points, susceptible to
failure. Besides, uncertainties remain regarding their structural behavior and the criteria for
their design and detailing. In this context, this work aims to contribute to the design of
reinforced concrete dapped-end beams through numerical modeling using ABAQUS software.
The following aspects were investigated: (i) the influence of hanger reinforcement spreading
on structural behavior; (ii) the effectiveness of horizontal secondary reinforcement in improving
strength and ductility; and (iii) the verification of compressive stresses in concrete. The
proposed numerical model was calibrated using experimental data from the literature and
initially showed an average ratio of numerical to experimental peak load of 1.23, with a
coefficient of variation of 31%. The model showed sensitivity to the experimental shear
parameter Fexp/(b ⋅ d ⋅ fc); after applying a correction based on this parameter, the error was
adjusted to 1.00, with the coefficient of variation reduced to 14%. Compared to common
analytical models used in design practice, the corrected numerical model showed better
agreement with experimental results, particularly in compression failure cases. It was found
that spreading the hanger reinforcement up to 0.33dbeam does not compromise the load capacity
of the dapped-end beams. Regarding secondary horizontal reinforcement, its presence was
crucial in controlling crack propagation, although significant gains in strength and ductility
were observed only for higher shear parameters. For shear stresses of 0.20fc
, the stresses
reached in the numerical models were limited, on average, to 0.17fc
. Furthermore, a
methodology from the literature for verifying concrete compressive stresses was validated,
showing good compatibility with numerical results (average ratio of 1.18 and coefficient of
variation of 27%).
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| Keywords | Dapped-end beam. Abaqus. Hanger reinforcement. Horizontal secondary reinforcement. Design recommendations. |