Modelagem computacional do concreto: implementação de um modelo termo-dano acoplado para fissuração e uma proposta de estratégia de homogeneização
O concreto é um material multifásico altamente heterogêneo e, por isso, o seu comportamento não linear está diretamente ligado às suas características micro e macroestruturais. Além disso, sabe-se que quando sujeito a temperaturas elevadas, o material tem suas propriedades mecânicas degradadas, o qu...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | Brasil |
| Institución: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da UFJF |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:hermes.cpd.ufjf.br:ufjf/17538 |
| Acceso en línea: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/17538 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA Acoplamento termomecânico Fissuração Resistência térmica da fissura Homogeneização Modelagem computacional Thermomechanical coupling Cracking Thermal crack resistance Homogenization |
| Sumario: | O concreto é um material multifásico altamente heterogêneo e, por isso, o seu comportamento não linear está diretamente ligado às suas características micro e macroestruturais. Além disso, sabe-se que quando sujeito a temperaturas elevadas, o material tem suas propriedades mecânicas degradadas, o que pode levar ao surgimento e à propagação de microfissuras e, em casos extremos, à falha completa do elemento estrutural. Nesse sentido, conhecer o desempenho do concreto submetido a carregamentos termomecânicos é de extrema importância para, por exemplo, avaliar a segurança estrutural de edificações que passaram por eventos de incêndio. No entanto, a realização de ensaios experimentais pode não ser uma tarefa fácil por questões físicas e financeiras. Assim, o desenvolvimento de modelos computacionais que simulem estes problemas, surge como uma alternativa flexível e viável economicamente. Por outro lado, além da complexidade intrínseca do material, fenômenos termomecânicos são naturalmente complicados por suas características multifísicas. A temperatura influencia na resposta mecânica através do desenvolvimento de tensões térmicas adicionais e da termo-dependência das propriedades, e os fenômenos mecânicos impactam no campo de temperaturas devido à denominada Resistência Térmica da Fissura. Estratégias de acoplamento têm sido propostas com o objetivo de solucionar esta classe de problemas, cada uma com suas vantagens e desvantagens peculiares. Quanto à modelagem da fissuração, abordagens contínuas e discretas têm se mostrado adequadas para descrever o processo de falha do material, submetido a carregamentos mecânicos, térmicos ou mistos. Neste cenário, esta Tese de Doutorado apresenta a implementação de um modelo termo-dano baseado em elementos de interface com alta razão de aspecto e em uma lei de dano à tração para o concreto, solucionado através do Método dos Elementos Finitos. Uma proposta de expressão para representar a Resistência Térmica da Fissura bem como uma estratégia de homogeneização são apresentadas. Diversos experimentos computacionais são realizados e confrontados com dados da literatura para comprovar a confiabilidade da metodologia proposta. Os resultados encontrados capturam a resposta não linear oriunda da redução da rigidez pela variável dano, bem como a influência da temperatura na capacidade de carga por conta do acoplamento bidirecional entre os campos. |
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