Análise e dimensionamento de um nó de pórtico utilizando o método biela-painel e o método de biela e tirantes

Abstract

Most reinforced concrete structural elements are designed according to Bernoulli\u27s hypothesis, which in turn is a conceptual simplification in which the deformations caused by shear forces are disregarded and the sections remain flat after deformations, maintaining a linearly distributed deformation along the cross-section. However, in elements where shear stresses are significant and can cause abrupt changes along the cross-section, Bernoulli\u27s hypothesis should not be considered. These regions where Bernoulli\u27s hypothesis cannot be considered are known as "D" regions. Therefore, for the design and analysis of the "D" regions, alternative methods are considered, such as the Finite Element Model (FEM), the Strut-And-Tie Mod (STM) and the little known in civil engineering, the Stringer-Panel-Model (MBP). This paper explores the Stringer-Panel-Model (SPM) using computational tools such as SPMTool, developed by Mello (2022), in order to establish a comparison with the STM design, recognized by the ABNT NBR 6118:2023 standard. To do this, an example of a frame node with a 20 x 30 cm column and a 20 x 40 cm beam was developed. This structure is characterized by a geometric discontinuity, caused by an abrupt change in geometry along the section in the structural elements. The results obtained from the analysis between the methods showed that SPM is promising for structures in the "D" regions, which provided close transverse and longitudinal reinforcement ratios.A maioria dos elementos estruturais em concreto armado, no geral, são dimensionados conforme as hipóteses de Bernoulli, que por sua vez é uma simplificação conceitual, onde são desprezadas as deformações causadas pelas forças cortantes e das seções se manterem planas após as deformações, mantendo uma deformação distribuída linearmente ao longo da seção transversal. Entretanto, em elementos cujas tensões de cisalhamento são significativas e podem causar mudanças bruscas ao longo da seção transversal, as hipóteses de Bernoulli não devem ser consideradas. Essas regiões onde a hipótese de Bernoulli não pode ser considerada são conhecidas como regiões “D”. Sendo assim, para o dimensionamento e análise das regiões “D”, são considerados métodos alternativos, como o Método dos Elementos Finitos (MEF), Método Biela Tirante (MBT) e em menor escala, o Método Biela-Painel (MBP). Este trabalho consiste em explorar o Método Biela-Painel (MBP) utilizando ferramentas computacionais como SPMTool, elaborado por Mello (2022), a fim de estabelecer uma comparação com o dimensionamento do MBT, reconhecido pela norma ABNT NBR 6118:2023. Para isso, foi desenvolvido um exemplo de nó de pórtico com pilar de seção 20 x 30 cm e viga de seção 20 x 40 cm. Esta estrutura é caracterizada por apresentar uma descontinuidade geométrica, ocorrida por uma mudança abrupta na geometria ao longo da seção do elemento estrutural. O resultado obtido pela análise entre os métodos demonstrou que o MBP é promissor para o dimensionamento das estruturas de regiões “D”, os quais proporcionaram taxa de armadura transversal e longitudinais próximas