Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2007 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
Texto Completo: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13757 |
Resumo: | The evolution of the concrete mixes used during the last decades gave birth to the High Performance Concrete (HPC), which, among its main characteristics, presents high strength and low permeability. With the development of chemical products used in civil engineering constructions, mainly the superplasticizers, the use of this kind of concrete has become more and more frequent due to the possibility of obtaining a workable mixture with a water/cement ratio lower than 0.35. Due to its more homogeneous microstructure, the HPC presents a more fragile behavior than the conventional concrete, demanding a better characterization of the material. At the end of the 1970´s, concepts of the Fracture Mechanics started to be used for the analysis of the structural behavior of concrete structures. As the nominal stress of the material decreases as the size of the structure increases, it became necessary to consider this size effect in the analysis in order to obtain more suitable levels of security. This fact justifies the use of the Fracture Mechanics in the structural analysis of concrete structures. In this work, the fracture energy was experimentally obtained using the work-of¬fracture method and the size effect method by performing three-point bend tests in HPC notched beams. It was also developed a numerical simulation of the tests, performing the analysis through the Finite Element Method and applying the concepts of the Fracture Mechanics of Concrete into the constitutive model. The notched beams were molded and tested at the Polytechnic Institute of the State University of Rio de Janeiro (IPRJ/UERJ), located in the city of Nova Friburgo. The tests were controlled by the vertical displacement of the load cell. Three series of twelve beams with four geometrically similar sizes were tested. Three samples for each size were cast, making an amount of 36 beams. The beams were 38, 76, 152 and 304 millimeters high and the width was kept constant equal to 38 millimeters. To characterize the concrete compression strength, 100x200 millimeters cylinders were molded at the IPRJ and tested at the UERJ civil engineering laboratory in the city of Rio de Janeiro. The tested concretes presented a medium compressive strength of 70 MPa. |
id |
UERJ_6bb594a6a8862818945161189c44097d |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:www.bdtd.uerj.br:1/13757 |
network_acronym_str |
UERJ |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
repository_id_str |
2903 |
spelling |
Einsfeld, Ricardo Amorimhttp://lattes.cnpq.br/3034980416392327Pacheco, Marcus Peigashttp://lattes.cnpq.br/9883717994679157Pinheiro, Marco Antonio Santoshttp://lattes.cnpq.br/2128342432648153Sanchéz Filho, Emil de Souzahttp://lattes.cnpq.br/7266906180520143http://lattes.cnpq.br/7355133184082398Pessôa, José Renato de Castro2021-01-07T14:40:49Z2009-01-302007-03-14PESSÔA, José Renato de Castro. Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento. 2007. 118 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2007.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13757The evolution of the concrete mixes used during the last decades gave birth to the High Performance Concrete (HPC), which, among its main characteristics, presents high strength and low permeability. With the development of chemical products used in civil engineering constructions, mainly the superplasticizers, the use of this kind of concrete has become more and more frequent due to the possibility of obtaining a workable mixture with a water/cement ratio lower than 0.35. Due to its more homogeneous microstructure, the HPC presents a more fragile behavior than the conventional concrete, demanding a better characterization of the material. At the end of the 1970´s, concepts of the Fracture Mechanics started to be used for the analysis of the structural behavior of concrete structures. As the nominal stress of the material decreases as the size of the structure increases, it became necessary to consider this size effect in the analysis in order to obtain more suitable levels of security. This fact justifies the use of the Fracture Mechanics in the structural analysis of concrete structures. In this work, the fracture energy was experimentally obtained using the work-of¬fracture method and the size effect method by performing three-point bend tests in HPC notched beams. It was also developed a numerical simulation of the tests, performing the analysis through the Finite Element Method and applying the concepts of the Fracture Mechanics of Concrete into the constitutive model. The notched beams were molded and tested at the Polytechnic Institute of the State University of Rio de Janeiro (IPRJ/UERJ), located in the city of Nova Friburgo. The tests were controlled by the vertical displacement of the load cell. Three series of twelve beams with four geometrically similar sizes were tested. Three samples for each size were cast, making an amount of 36 beams. The beams were 38, 76, 152 and 304 millimeters high and the width was kept constant equal to 38 millimeters. To characterize the concrete compression strength, 100x200 millimeters cylinders were molded at the IPRJ and tested at the UERJ civil engineering laboratory in the city of Rio de Janeiro. The tested concretes presented a medium compressive strength of 70 MPa.A evolução dos concretos utilizados nas últimas décadas deu origem ao Concreto de Alto Desempenho (CAD), que tem, entre suas características, alta resistência à compressão e baixa permeabilidade. Com o desenvolvimento dos produtos químicos utilizados na construção civil, em especial os superplastificantes e superfluidificantes, a utilização desse tipo de concreto tornou-se cada vez mais freqüente pela possibilidade de se obter uma mistura suficientemente trabalhável utilizando-se fatores água/cimento menores do que 0,35. Devido à sua microestrutura mais homogênea, esse tipo de concreto apresenta um comportamento mais frágil do que os concretos convencionais, exigindo uma melhor caracterização do material. A partir do final da década de 70 começou-se a aplicar os conceitos da Mecânica da Fratura para análise do comportamento de estruturas construídas com esse tipo de concreto. Como em algumas situações a resistência nominal de peças de concreto diminui com o aumento de suas dimensões, houve a necessidade de se considerar o efeito de escala das estruturas a fim de se obter níveis de segurança mais adequados no seu dimensionamento, o que justificou a utilização da Mecânica da Fratura. Neste trabalho a energia de fraturamento foi obtida experimentalmente pelo método do trabalho de fraturamento e pelo método do efeito de escala, por meio de ensaios estáveis de flexão de três pontos em amostras de concreto de alto desempenho com entalhe. Foi também desenvolvida a simulação numérica de uma viga com entalhe, analisada pelo método dos elementos finitos e empregando-se na modelagem constitutiva os conceitos da Mecânica da Fratura aplicada ao concreto. As vigas foram moldadas e ensaiadas no Instituto Politécnico do Rio de Janeiro (IPRJ) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) na cidade de Nova Friburgo. Os ensaios foram realizados com controle de deslocamento da célula de carga. Foram ensaiadas três séries de 12 vigas, com quatro dimensões diferentes, geometricamente proporcionais, e três amostras para cada dimensão, totalizando 36 vigas. As alturas utilizadas para as vigas foram 38, 76, 152 e 304 mm, e sua espessura foi mantida constante igual a 38 mm. Os corpos de prova cilíndricos, para caracterização da resistência à compressão do concreto, foram moldados no IPRJ e rompidos no laboratório de engenharia civil da UERJ, na cidade do Rio de Janeiro. Os concretos utilizados apresentaram resistência à compressão média de 70 MPa.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:40:49Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Jose Renato de Castro Pessoa BDTD.pdf: 1823057 bytes, checksum: 8685bb0c6758ab9b5b56b0623ad88f2e (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T14:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Jose Renato de Castro Pessoa BDTD.pdf: 1823057 bytes, checksum: 8685bb0c6758ab9b5b56b0623ad88f2e (MD5) Previous issue date: 2007-03-14Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoHigh strenght concrete - Simulation methodsFracture mechanicsStructures, engineering of - Mathematical modelsFlexure - testingHigh-performance concreteFracture energySize effectFracture workConcrete structuresNumerical-experimental analysisSoftening curveConcreto de alto desempenhoEnergia de fraturamentoEfeito de escalaTrabalho de fraturamentoEstruturas de concretoAnálise numérico-experimentalCurva de amolecimentoConcreto de alta resistência - Métodos de simulaçãoMecânica da fraturaEngenharia de estruturas - Modelos matemáticosFlexão (engenharia civil) - EnsaiosCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUCAOAnálise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamentoNumerical-experimental analysis of concrete structures using the fracture energyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertacao Jose Renato de Castro Pessoa BDTD.pdfapplication/pdf1823057http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13757/1/Dissertacao+Jose+Renato+de+Castro+Pessoa+BDTD.pdf8685bb0c6758ab9b5b56b0623ad88f2eMD511/137572024-02-27 15:26:50.206oai:www.bdtd.uerj.br:1/13757Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032024-02-27T18:26:50Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
dc.title.por.fl_str_mv |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento |
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv |
Numerical-experimental analysis of concrete structures using the fracture energy |
title |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento |
spellingShingle |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento Pessôa, José Renato de Castro High strenght concrete - Simulation methods Fracture mechanics Structures, engineering of - Mathematical models Flexure - testing High-performance concrete Fracture energy Size effect Fracture work Concrete structures Numerical-experimental analysis Softening curve Concreto de alto desempenho Energia de fraturamento Efeito de escala Trabalho de fraturamento Estruturas de concreto Análise numérico-experimental Curva de amolecimento Concreto de alta resistência - Métodos de simulação Mecânica da fratura Engenharia de estruturas - Modelos matemáticos Flexão (engenharia civil) - Ensaios CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUCAO |
title_short |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento |
title_full |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento |
title_fullStr |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento |
title_full_unstemmed |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento |
title_sort |
Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento |
author |
Pessôa, José Renato de Castro |
author_facet |
Pessôa, José Renato de Castro |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Einsfeld, Ricardo Amorim |
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/3034980416392327 |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
Pacheco, Marcus Peigas |
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/9883717994679157 |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Pinheiro, Marco Antonio Santos |
dc.contributor.referee1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/2128342432648153 |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
Sanchéz Filho, Emil de Souza |
dc.contributor.referee2Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/7266906180520143 |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/7355133184082398 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Pessôa, José Renato de Castro |
contributor_str_mv |
Einsfeld, Ricardo Amorim Pacheco, Marcus Peigas Pinheiro, Marco Antonio Santos Sanchéz Filho, Emil de Souza |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
High strenght concrete - Simulation methods Fracture mechanics Structures, engineering of - Mathematical models Flexure - testing High-performance concrete Fracture energy Size effect Fracture work Concrete structures Numerical-experimental analysis Softening curve |
topic |
High strenght concrete - Simulation methods Fracture mechanics Structures, engineering of - Mathematical models Flexure - testing High-performance concrete Fracture energy Size effect Fracture work Concrete structures Numerical-experimental analysis Softening curve Concreto de alto desempenho Energia de fraturamento Efeito de escala Trabalho de fraturamento Estruturas de concreto Análise numérico-experimental Curva de amolecimento Concreto de alta resistência - Métodos de simulação Mecânica da fratura Engenharia de estruturas - Modelos matemáticos Flexão (engenharia civil) - Ensaios CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUCAO |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Concreto de alto desempenho Energia de fraturamento Efeito de escala Trabalho de fraturamento Estruturas de concreto Análise numérico-experimental Curva de amolecimento Concreto de alta resistência - Métodos de simulação Mecânica da fratura Engenharia de estruturas - Modelos matemáticos Flexão (engenharia civil) - Ensaios |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::CONSTRUCAO CIVIL::MATERIAIS E COMPONENTES DE CONSTRUCAO |
description |
The evolution of the concrete mixes used during the last decades gave birth to the High Performance Concrete (HPC), which, among its main characteristics, presents high strength and low permeability. With the development of chemical products used in civil engineering constructions, mainly the superplasticizers, the use of this kind of concrete has become more and more frequent due to the possibility of obtaining a workable mixture with a water/cement ratio lower than 0.35. Due to its more homogeneous microstructure, the HPC presents a more fragile behavior than the conventional concrete, demanding a better characterization of the material. At the end of the 1970´s, concepts of the Fracture Mechanics started to be used for the analysis of the structural behavior of concrete structures. As the nominal stress of the material decreases as the size of the structure increases, it became necessary to consider this size effect in the analysis in order to obtain more suitable levels of security. This fact justifies the use of the Fracture Mechanics in the structural analysis of concrete structures. In this work, the fracture energy was experimentally obtained using the work-of¬fracture method and the size effect method by performing three-point bend tests in HPC notched beams. It was also developed a numerical simulation of the tests, performing the analysis through the Finite Element Method and applying the concepts of the Fracture Mechanics of Concrete into the constitutive model. The notched beams were molded and tested at the Polytechnic Institute of the State University of Rio de Janeiro (IPRJ/UERJ), located in the city of Nova Friburgo. The tests were controlled by the vertical displacement of the load cell. Three series of twelve beams with four geometrically similar sizes were tested. Three samples for each size were cast, making an amount of 36 beams. The beams were 38, 76, 152 and 304 millimeters high and the width was kept constant equal to 38 millimeters. To characterize the concrete compression strength, 100x200 millimeters cylinders were molded at the IPRJ and tested at the UERJ civil engineering laboratory in the city of Rio de Janeiro. The tested concretes presented a medium compressive strength of 70 MPa. |
publishDate |
2007 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2007-03-14 |
dc.date.available.fl_str_mv |
2009-01-30 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2021-01-07T14:40:49Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
PESSÔA, José Renato de Castro. Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento. 2007. 118 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2007. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13757 |
identifier_str_mv |
PESSÔA, José Renato de Castro. Análise numérico-experimental de estruturas de concreto com utilização da energia de fraturamento. 2007. 118 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2007. |
url |
http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13757 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UERJ |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
BR |
dc.publisher.department.fl_str_mv |
Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ instname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) instacron:UERJ |
instname_str |
Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) |
instacron_str |
UERJ |
institution |
UERJ |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13757/1/Dissertacao+Jose+Renato+de+Castro+Pessoa+BDTD.pdf |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
8685bb0c6758ab9b5b56b0623ad88f2e |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) |
repository.mail.fl_str_mv |
bdtd.suporte@uerj.br |
_version_ |
1811728675400318976 |