Análise do comportamento de estruturas de concreto reforçado com fibras de aço via método dos elementos finitos

• Autor(a) principal: Pasa Dutra, Vanessa Fátima
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/10614
• topic: Elementos finitos; Concreto reforçado com fibras; Fibras de aço; Estruturas de concreto; Fiber reinforced concrete; Concrete structures; Finite element method

O concreto é um material que possui grande versatilidade de aplicação em construções e, desde a sua criação, vem sofrendo significativas modificações tanto na sua forma de produção e aplicação, quanto na sua composição. A razão para estas constantes modificações é a busca permanente do aperfeiçoamento das propriedades do concreto, ampliando ainda mais o seu espectro de utilização. Neste contexto e, visando principalmente melhorar o seu comportamento frágil perante esforços de tração, a adição de diferentes tipos de fibras surgiu como uma alternativa bastante promissora. Assim, fibras dispersas e concreto passam a formar, juntos, um material compósito, o qual, segundo verificações experimentais, pode trazer benefícios significativos às construções sob o ponto de vista estrutural. Este é o caso do concreto reforçado com fibras de aço (CRFA), em cujos ensaios foram observados aumentos importantes de resistência à tração e à compressão biaxial com o incremento da quantidade de fibras adicionadas. Visando uma análise mais profunda deste material, o presente trabalho tem por objetivo o estudo de peças de CRFA através da análise numérica tridimensional via Método dos Elementos Finitos. Para tanto, foi desenvolvido um programa computacional, em linguagem FORTRAN 90/95, com o intuito de modelar o comportamento de estruturas executadas com este material. Com base em estudos anteriores, foi implementado no programa um modelo constitutivo capaz de simular o comportamento do concreto com a presença das fibras. A representação do comportamento dos materiais foi feita através de um modelo elastoplástico, sendo analisadas estruturas sob condições de carregamento estático de curta duração. Especificamente para a determinação do comportamento do concreto com fibras, utilizou-se uma variante da superfície de ruptura de Willam-Warnke que considera a presença das fibras através da alteração do seu meridiano de tração. Além disso, a fissuração do concreto foi representada pelo modelo de fissuras distribuídas, que leva em consideração a contribuição da matriz entre fissuras. Dados experimentais disponíveis na literatura são apresentados para efeito de comparação com os resultados obtidos através do programa computacional desenvolvido. Observou-se que o modelo matemático e a metodologia numérica empregados forneceram resultados bastante próximos aos experimentais, validando, desta forma, a modelagem do CRFA realizada neste estudo através de alterações nas propriedades do concreto em função da presença das fibras.