Análise termomecânica e probabilística de um pavimento de concreto em regime transiente modelado via método dos elementos finitos

Abstract

O presente artigo apresenta um estudo estatístico e de sensibilidade de um pavimento de concreto submetido a um gradiente térmico em regime transiente. Dois modelos em 3D, um determinístico e outro probabilístico, são implementados no software ANSYS APDL, cuja base é o método dos elementos finitos, considerando-se a simetria geométrica e de carregamento termomecânico. O pavimento de concreto é composto por uma placa de concreto apoiada em uma base de concreto rolado e essa sob uma sub-base de poliuretano. Os elementos hexagonais Solid70 e Solid185 são utilizados na modelagem do pavimento, possuem respectivamente um grau de liberdade térmico e três graus de liberdade mecânicos por nó e um total de 8 nós. Incertezas na geometria e nas propriedades termomecânicas dos materiais constituintes do pavimento são inseridas nos modelos implementados utilizando a simulação de Monte Carlo, associada a amostragem por hipercubo latino. A análise de sensibilidade das variáveis de projeto também é realizada utilizando o coeficiente de correlação de Spearman. A distribuição das temperaturas sofridas pela placa de concreto utilizando o modelo determinístico foi comparada e validada de acordo com a literatura. O modelo probabilístico proposto permite demonstrar, de forma estatística, como as incertezas afetam as temperaturas e os valores máximos e mínimos para os deslocamentos verticais na placa de concreto. A análise de sensibilidade permitiu constatar a baixa significância da sub-base nas respostas mecânicas do pavimento. O modelo probabilístico também permite a obtenção das estatísticas e funções de distribuição acumulada de probabilidade das variáveis de saída da placa de concreto, que podem ser utilizadas no seu projeto.