En este estudio se ha empleado el modelo constitutivo UBCSAND disponible en el programa de elementos finitos TNO Diana. Este modelo basado en plasticidad es empleado en la literatura para evaluar el fenómeno de licuefacción de arenas saturadas. En esta investigación el UBCSAND es adaptado y empleado para predecir el comportamiento del concreto simple en ensayos triaxiales a partir de la calibración de la data experimental de ensayos de compresión uniaxial. El modelo es empleado para predecir el incremento de la resistencia y ductilidad debido al confinamiento sobre elementos de concreto. Cualquier confinamiento en el material puede ser considerado y los efectos de la falla del concreto debido al confinamiento pueden ser modelados. Para estimar los parámetros del modelo se usan datos de ensayos de probetas de concreto sometidas a compresión uniaxial. Esto permite que el modelo de elementos finitos realice la predicción del comportamiento generalizado del concreto bajo carga de compresión triaxial. Con el mismo propósito se utilizan tres modelos constitutivos implementados en el programa de elementos finitos TNO Diana. Estas relaciones constitutivas basadas en deformación total y concebidas para predecir el comportamiento esfuerzo-deformación del concreto son los modelos de Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa. Dichos modelos de manera similar al UBCSAND son calibrados con base en ensayos de concreto en compresión uniaxial. Después, el modelo de Thorenfeldt es empleado junto al criterio de falla “Hsieh-Ting-Chen” para predecir el comportamiento del concreto en compresión bajo esfuerzos de confinamiento. También es realizado un análisis comparativo entre los modelos UBCSAND, Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa mediante un indicador de bondad de ajuste con base en los modelos calibrados de los ensayos de compresión uniaxial. Para este fin se emplea el coeficiente de determinación mostrando el buen desempeño del modelo UBCSAND para reproducir las curvas esfuerzo-deformación del concreto bajo compresión uniaxial en relación con los modelos numéricos concebidos para concreto. Esta precisión es alcanzada hasta el pico de resistencia, ya que el UBCSAND, al estar formulado en el espacio de esfuerzos, no puede predecir el ablandamiento del material post pico. Finalmente, se realiza una comparación de la predicción del comportamiento del concreto en compresión triaxial entre los modelos UBCSAND y Thorenfeldt. El desempeño de los modelos está en buen acuerdo con los resultados experimentales tanto en la predicción del incremento de la resistencia, así como en la predicción del incremento de la ductilidad para distintos niveles de confinamiento. Los resultados del análisis comparativo demuestran la utilidad del modelo UBCSAND, concebido inicialmente para modelar arenas, como una herramienta para predecir el comportamiento del concreto bajo compresión simple y confinada. / Tesis

En este estudio se ha empleado el modelo constitutivo UBCSAND disponible en el programa de elementos finitos TNO Diana. Este modelo basado en plasticidad es empleado en la literatura para evaluar el fenómeno de licuefacción de arenas saturadas. En esta investigación el UBCSAND es adaptado y empleado para predecir el comportamiento del concreto simple en ensayos triaxiales a partir de la calibración de la data experimental de ensayos de compresión uniaxial. El modelo es empleado para predecir el incremento de la resistencia y ductilidad debido al confinamiento sobre elementos de concreto. Cualquier confinamiento en el material puede ser considerado y los efectos de la falla del concreto debido al confinamiento pueden ser modelados. Para estimar los parámetros del modelo se usan datos de ensayos de probetas de concreto sometidas a compresión uniaxial. Esto permite que el modelo de elementos finitos realice la predicción del comportamiento generalizado del concreto bajo carga de compresión triaxial. Con el mismo propósito se utilizan tres modelos constitutivos implementados en el programa de elementos finitos TNO Diana. Estas relaciones constitutivas basadas en deformación total y concebidas para predecir el comportamiento esfuerzo-deformación del concreto son los modelos de Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa. Dichos modelos de manera similar al UBCSAND son calibrados con base en ensayos de concreto en compresión uniaxial. Después, el modelo de Thorenfeldt es empleado junto al criterio de falla “Hsieh-Ting-Chen” para predecir el comportamiento del concreto en compresión bajo esfuerzos de confinamiento. También es realizado un análisis comparativo entre los modelos UBCSAND, Thorenfeldt, Parabólico y Maekawa mediante un indicador de bondad de ajuste con base en los modelos calibrados de los ensayos de compresión uniaxial. Para este fin se emplea el coeficiente de determinación mostrando el buen desempeño del modelo UBCSAND para reproducir las curvas esfuerzo-deformación del concreto bajo compresión uniaxial en relación con los modelos numéricos concebidos para concreto. Esta precisión es alcanzada hasta el pico de resistencia, ya que el UBCSAND, al estar formulado en el espacio de esfuerzos, no puede predecir el ablandamiento del material post pico. Finalmente, se realiza una comparación de la predicción del comportamiento del concreto en compresión triaxial entre los modelos UBCSAND y Thorenfeldt. El desempeño de los modelos está en buen acuerdo con los resultados experimentales tanto en la predicción del incremento de la resistencia, así como en la predicción del incremento de la ductilidad para distintos niveles de confinamiento. Los resultados del análisis comparativo demuestran la utilidad del modelo UBCSAND, concebido inicialmente para modelar arenas, como una herramienta para predecir el comportamiento del concreto bajo compresión simple y confinada. / Tesis

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:03:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao ricardo.pdf: 2894239 bytes, checksum: c7ade6470d36ad62bc264e4ee243965b (MD5) Previous issue date: 2007-10-17 / The increasing demand for aggregate for uses in engineering stimulated the search for alternative materials. In this way, the civil construction potentially started to be a great consumer of residues from other industries, becoming a great recycle plant. The use of by-product, brings great environmental benefits in relation to the degradation of the environment, as for example, less settlement of residues in earth fill, the reduction of extraction of natural resources, and the exploration of aggregate ores. Steel plants from around the world have a commom problem, that is what to do with all the steel slags generated as a by-product from the steel refining in electric steel plants or oxygen steel plants. There are two points of these process where slags can be generated: the first comes from the electric or oxygen furnace itself (called oxidizing refining) and the second is the laddle metallurgy slag (reduction refining slag), which is the last stage of the steel production. This aims to demonstrate related studies to the use of steel slags (EAF slags) in electric steel plants as coarse aggregate. Expansibility of the steel slag tests had been carried through, compressive strength, tensile strength for diametrical compression, related modulus of deformation and durability tests, such as: intensity of corrosion, potential of corrosion, ohmic resistivity and depth of carbonation. After this, it was observed the similarity of the results between the concrete made with steel slag and the concrete made with conventional aggregates, natural aggregate known as mica schist. It was observed improvements in the properties of the concrete with steel slag, such as: increase in its strength (compressive / tensile) and increase of the modulus of deformation. Concerning the durability, it was noted, in a general way, that the substitution of the aggregates, conventional for siderurgical, has not influenced in the performance of the concrete. / A crescente demanda por agregados para usos em engenharia estimulou a procura por materiais alternativos. Desta forma, a construção civil passou a ser potencialmente uma grande consumidora de resíduos provenientes de outras indústrias, tornando-se uma grande usina recicladora. A utilização de subprodutos traz benefícios ambientais bastante expressivos em relação à degradação do meio ambiente, como por exemplo, a menor deposição de resíduos em aterros, a diminuição da extração predatória de recursos naturais e a exploração de jazidas de agregados. As siderúrgicas, em nível mundial, vêm enfrentando um problema comum, que consiste no que fazer para que a totalidade da escória gerada no refino do aço em aciarias elétricas ou a oxigênio tenha uma solução de aproveitamento melhor do que vem sendo feito atualmente. Na fabricação do aço as escórias são geradas em duas etapas: a primeira provém do chamado refino oxidante (forno elétrico a arco ou convertedor à oxigênio) e a segunda do refino redutor em processos de metalurgia na panela (forno-panela). Este trabalho tem como objetivo específico demonstrar, por meio de estudos, a potencialidade do uso das escórias de aciaria elétrica (escórias FEA) como agregado graúdo. Foram realizados ensaios de expansibilidade, resistência à compressão, à tração por compressão diametral, módulo de deformação e ensaios relacionados à durabilidade, tais como: intensidade de corrente de corrosão, potencial de corrosão, resistência ôhmica e profundidade de carbonatação. Após o estudo realizado observou-se a semelhança dos resultados dos concretos confeccionados com escória de aciaria elétrica com os concretos confeccionados com agregados convencionais, no caso o micaxisto. Podem-se constatar melhorias nas propriedades dos concretos produzidos com escória, tais como: aumento em suas resistências (compressão / tração) e aumento do módulo de deformação. No que diz respeito à durabilidade verificou-se, de uma maneira geral, que a substituição dos agregados, convencional por siderúrgico, não influenciaram no desempenho dos concretos.