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Análise numérica da ductilidade de vigas de concreto armado convencional e de alto desempenho /

Gamino, André Luis. January 2003 (has links)
Orientador: Mônica Pinto Barbosa / Banca: Tulio Nogueira Bittencourt / Banca: Rogério de Oliveira Rodrigues / Resumo: Apresenta-se como objeto desta pesquisa o estudo numérico não-linear da ductilidade de vigas de concreto armado convencional e de alto desempenho. Toda a análise numérica é efetuada no código de cálculo baseado no método dos elementos finitos CASTEM 2000, que utiliza o modelo reológico elastoplástico perfeito para o aço, o modelo de Drucker-Prager para o concreto e o método de Newton-Raphson para a solução de sistemas não-lineares. O núcleo deste trabalho concentra-se na obtenção de curvas força - deslocamento e momento - curvatura com a finalidade de quantificar respectivamente os índices de ductilidade global e local das vigas analisadas. De início, confrontam-se as respostas numéricas obtidas com resultados experimentais fornecidos pela literatura a fim de garantir confiabilidade à análise numérica realizada. Posteriormente, efetua-se a determinação da capacidade de deformação inelástica do elemento estrutural em questão, variando-se a resistência à compressão do concreto, a taxa geométrica de armadura longitudinal de tração, a tensão de escoamento das armaduras, o espaçamento entre estribos, a base da seção transversal do elemento estrutural e o efeito escala. Estes parâmetros foram avaliados para dois casos de solicitação: flexão simples tipo I e flexão simples tipo II. O primeiro caso caracteriza-se pela ação de forças simétricas aplicadas à 1/3 e 2/3 do vão e a segunda por uma força centrada no meio do vão. A linha de tendência geral observada foi de uma maior ductilização das vigas sujeitas à flexão simples tipo II, em detrimento às solicitadas por flexão simples tipo I. Quanto ao efeito escala observa-se que a ductilização das vigas é inversamente proporcional à esbeltez das mesmas. / Abstract: The objective of this thesis is the study of the ductility of high and conventional strength reinforced concrete beams by non-linear numerical simulations. The numerical analysis is based on the finite element method implemented in CASTEM 2000. This program uses the constitutive elastoplastic perfect model for the steel, the Drucker-Prager model for the concrete and the Newton-Raphson for the solution of non-linear systems. This work concentrates on the determination of force - displacement and moment - curvature curves with the purpose of quantifying the global and local ductility indexes of the beams. First, the numeric responses are confronted with experimental results found in the literature in order to check the reliability of the numerical analyses. Later, a parametric study is carried on. The inelastic deformation capacity of the structural element is investigated by varying the concrete compressive strength, the longitudinal reinforcement ratio, the yield stress of the reinforcement, the spacing between stirrups, the member section dimensions and the element size. These parameters have been analyzed for two cases: simple type I and simple type II bending. The first case is characterized by the action of applied symmetrical forces to the 1/3 and 2/3 of the beam size and second for a force centered in the middle of the beam size. The general tendency observed points to a high ductilization of the beams subjected to simple type II bending in comparison to the ones subjected to simple type I bending. With respect to the element size, it is noticed that the ductility of the beams is inversely proportional to their slendernesses. / Mestre
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Análise dos domínios de deformação de seções retangulares de concreto armado submetidas à flexão composta normal – segundo NBR 6118/14

Melo, Weslley Imperiano Gomes de 28 August 2015 (has links)
Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2016-01-07T11:50:38Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2770765 bytes, checksum: 227f3aba263e8ceeb937ff453f784cd5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T11:50:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2770765 bytes, checksum: 227f3aba263e8ceeb937ff453f784cd5 (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In order to follow the development occurred in the field of concrete technology, which has permitted the achievement of concrete with increased resistance, brazilian norms ABNT NBR 6118:2014 has incorporated in the latest version in force just over a year, considerations about the concrete of strength classes higher à − 50 limitados à classe − 90. These concretes are more fragile and the constitutive relations for those used to the − 50 class had to be modified to take into account this fact. Taken as fixed parameters to calculate the resistance calculation requests, such as the last bending deformation of concrete, become dependent on its characteristic resistance. This makes the wording used for the design of reinforced concrete sections subject to normal effort and bending moment has to be updated. In this work were developed tables for sizing the flexo - traction and flexo- compression rods and sections of reinforced concrete columns, in accordance with the latest version of NBR 6118. We present the expressions and procedures employed in generating these tables, taking into account the concrete to − 90. It indicates the procedure used to obtain the requests pillars, with which it comes to dimensioning. Classes of − 20 to − 50 the tables are unique to all intermediate classes. − 55 à − 90, each class corresponds to a table. Four arrangements of reinforced were used, and considered three departures from the armor of concrete edge. Are examples of application of the tables. The results were consistent with what was developed. / No sentido de acompanhar o desenvolvimento ocorrido no campo da tecnologia do concreto, que tem possibilitado a obtenção de concretos com cada vez maior resistência, a norma brasileira ABNT NBR 6118:2014 incorporou na sua última versão, em vigor há pouco mais de um ano, considerações sobre os concretos das classes de resistência superiores à − 50 limitados à classe − 90. Esses concretos são mais frágeis e as relações constitutivas utilizadas para aqueles até à classe − 50 tiveram que ser modificadas, para levar em conta esse fato. Parâmetros tidos como fixos para o cálculo das solicitações resistentes de cálculo, como por exemplo a deformação última do concreto em flexão, passam a depender da sua resistência característica. Isto faz com que a formulação utilizada para o dimensionamento das seções de concreto armado submetidos a esforço normal e momento fletor tenha que ser atualizada. Neste trabalho foram desenvolvidas tabelas para o dimensionamento a flexo-tração e flexo-compressão de seções de tirantes e pilares de concreto armado, em conformidade com a última versão da NBR 6118. Apresentam-se as expressões e o procedimento empregados na geração destas tabelas, levando em consideração os concretos até − 90. Indica-se o procedimento utilizado para obtenção das solicitações em pilares, com as quais se procede ao dimensionamento. Das classes − 20 à − 50 as tabelas são únicas para todas as classes intermediárias. De − 55 à − 90, a cada classe corresponde uma tabela. Foram utilizadas quatro arranjos de armaduras, e considerados três afastamentos da armadura à borda do concreto. Apresentam-se exemplos de aplicação das tabelas. Os resultados mostraram coerência com o que foi desenvolvido.
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Desenvolvimento de compósitos de matriz cimentícia com reforços contínuos de fibras de carbono e fibras de vidro / Development of cement matrix composites with continuous reinforcements of carbon fibers and glass fibers

CARATIN, REINALDO L. 03 March 2015 (has links)
Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-03-03T10:53:35Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-03-03T10:53:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP
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Corrosão dos aços UNS S30400 e 31600 em meios simuladores de poros de concreto / Corrosion of UNS S30400 and S31600 steels in concrete pore simulating media

Marcos Paulo Moura de Carvalho 30 August 2011 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o objetivo de investigar a influência que o molibdênio exerce nas propriedades das camadas passivas das armaduras de aços austeníticos, barras redondas dos aços UNS S30400 e 31600 foram submetidas à ação de soluções que simulam as que são encontradas nos poros de concreto. Para caracterizar o efeito do molibdênio na resistência daqueles aços à corrosão por pites, foram conduzidos ensaios de circuito aberto, polarização anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica, análise de Mott-Schottky, tração em baixa taxa de deformação e análise das superfícies por microscopias óptica e eletrônica de varredura. Os resultados obtidos demonstram que, de uma forma geral, o aço UNS S30400 (sem molibdênio) apresentou maior resistência à corrosão localizada que o UNS S31600 (2% de Mo) nas soluções alcalinas cloretadas naturalmente aeradas, comportamento este inverso ao que se observa nos mesmos materiais quando submetidos a soluções cloretadas neutras ou ácidas. / Aiming to investigate the influence that molybdenum has on properties of passive layers of austenitic steels, round bars of UNS S30400 and S31600 steels were subjected to the action of solutions that simulate those found in the concrete pores. To characterize the effect of molybdenum on the resistance of those steels to pitting corrosion, tests were conducted in open circuit, anodic polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy, Mott- Schottky analysis, slow strain rate test and surface analysis by optical microscopy and scanning electron microscopy. The obtained results showed that, grosso modo, the stainless steel UNS S30400 (Mo free) has higher corrosion resistance than UNS S31600 (2% Mo) in naturally aerated alkaline solutions containing chloride ions, which characterizes an inverse behaviour in relation to the same materiais in neutral or acidic solutions.
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Verificação experimental da largura colaborante em mesas de lajes nervuradas. / Experimental verification the cooperating width in flange waffle slabs.

Paulo José Barreto Teixeira 26 October 2012 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho apresenta um estudo experimental para determinação da largura colaborante em mesas de lajes nervuradas de concreto armado. Esta largura é definida comumente utilizando-se as recomendações contidas nas diversas normas e procedimentos já consagrados de estruturas de concreto armado. Visando a determinação da largura da mesa que efetivamente contribui na capacidade resistente da seção de lajes nervuradas, foram instrumentados e ensaiados modelos que buscaram reproduzir faixas de nervuras e painéis de laje. As faixas possuíam dimensões reais de duas nervuras principais, enquanto as lajes reproduziam painéis em escala reduzida (1:2). Em parte dos modelos, foram inseridos extensômetros de resistência elétrica nas armaduras e no concreto, além de transdutores para verificação das flechas. Foram calculadas as larguras a partir das curvas de tensões e flechas verificadas experimentalmente. Verificou-se, também, a influência da presença de tubulação embutida ao longo da mesa das faixas de laje. / This paper presents an experimental study to determine the cooperating width in flange waffle slabs of reinforced concrete. This width is usually established through the recommendations in the various rules and procedures already defined for reinforced concrete structures. In order to determine the width of the flange that effectively contributes to the ability of the resistant section slabs, models that sought to play tracks of panels and ribbed slab were tested and instrumented. The strips had two actual dimensions of main ribs, while the slab panels were reproduced on a reduced scale (1:2). In some of the models, electrical resistance strain gages were inserted in the reinforcement and in the concrete, and the arrows were checked by the transducers. The Widths were calculated from the curves of stress and the arrows were experimentally verified. The influence of a pipe embedded along the tracks of the flange slabs were also taken into consideration.
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Análise da eficiência de espaçadores no concreto armado : impacto da corrosão por íons cloreto em diferentes condições de exposição

Adamatti, Deise Santos January 2016 (has links)
O concreto armado é um dos materiais de construção mais utilizados atualmente. Um dos fatores que levaram a essa preferência foi a maior durabilidade dos componentes, uma vez que o aço inserido no concreto se protege do ambiente externo e, consequentemente, de uma agressividade intensa pelo cobrimento de concreto empregado. Porém, mesmo considerando que um concreto adequadamente dosado, lançado e curado tende a ser durável, casos de deterioração prematura das estruturas de concreto podem ocorrer, trazendo à tona a importância do controle dos fatores responsáveis pela degradação natural da estrutura. Entre os fatores de deterioração, destaca-se a corrosão de armaduras, devido a sua elevada incidência e potencial de dano. Nas estruturas de concreto armado, são utilizados espaçadores para garantir o cobrimento especificado em projeto e o consequente confinamento do aço, garantindo assim o aumento da vida útil da estrutura. No entanto, a interface espaçador-concreto pode se tornar um ponto frágil para a entrada de agentes agressivos, como os íons cloreto. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência dessa interface utilizando espaçadores de argamassa industrializados e espaçadores de plástico, bem como a condição de exposição a que o concreto é submetido. Para a viabilização do estudo, foi utilizada a técnica de aceleração de corrosão, baseada no ensaio denominado Corrosão Acelerada por Imersão Modificada (CAIM) com aplicação de voltagem constante e corrente constante. Foram moldados corpos de prova em laboratório, com dimensões de 10 × 10 × 20 cm, estabelecidas pelo CAIM, com a utilização de dois tipos de espaçadores e cobrimentos estabelecidos de 25 mm e 50 mm, além de uma barra de aço com diâmetro de 12,5 mm, simulando uma situação real. Para a avaliação dos dados, as amostras passaram por análise microscópica, ensaio colorimétrico e de redimensionamento a laser, a fim de realizar análises qualitativas e quantitativas dos resultados. Este estudo verificou que tanto espaçadores de argamassa quanto de plástico contribuíram para uma maior degradação na região dos espaçadores, porém os de plástico apresentaram desempenho inferior quanto à ascensão de cloretos já na fase da iniciação. Além disso, a condição de exposição por ciclos de calor influencia claramente na interface entre espaçador e concreto, em especial nos espaçadores de plástico. / Reinforced concrete is one of the building materials most used today. One of the factors leading to this constructive choice was greater durability, since the steel is protected for the concrete cover from a strong aggressiveness of the external environment. However, even considering that an adequately dosed, cast and cured concrete, tends to be durable, cases of premature deterioration of concrete structures can occur, bringing to the fore the importance of control the factors responsible for the natural degradation of the structure. Among the deterioration factors, can be highlighted the rebars’ corrosion, because of the high incidence and potential damage. In reinforced concrete structures, spacers are used to ensure structural design specified cover depths and the steel confinement, which helps to increase the structure service life. However, the spacer-concrete interface can become a weak point for the entry of aggressive agents, such as chloride ions. This study aims to understand the influence of the spacer-concrete interface, analysing industrialized mortar spacers and plastic spacers, as well the concrete subjected to different curing condition. In order to make this work possible, a corrosion acceleration technique was used, based on corrosion acceleration test method, with application of constant voltage and constant current. Samples sizing 100 x 100 x 200 mm were cast in the laboratory. The samples were subjected to accelerated corrosion process stimulation, using two different spacers and cover depths (25 mm and 50 mm) and one rebar diameter (12.5 mm), simulating a real situation. The losses of cross section were measured by using microscopic analysis, colorimetric tests and 3D image reconstruction with laser, in order to perform qualitative and quantitative analysis. The results show that both, mortar spacers as plastic spacers, contributed to increase the transport in the contact region, but the plastic spacers produced the largest increase at the first stages. Furthermore, the increase of the temperature in the condition of exposure analysis by heat cycles influences in the interface between spacer and concrete, particularly with the plastic spacers.
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Customização do software ANSYS para análise de lajes de concreto protendido pelo método dos elementos finitos / ANSYS software customization for analysis of prestressed concrete slabs by finite element method

Alarcon Ayala, Igor Carlos January 2017 (has links)
A necessidade por aprimorar sistemas e materiais na indústria da construção civil derivou no uso da protensão como uma alternativa de reforço para estruturas de concreto. As vantagens técnicas e econômicas encontradas no projeto e execução de estruturas de concreto fizeram com que este sistema venha ganhando preferência frente ao sistema convencional de concreto armado. Nesse contexto, este trabalho visa contribuir desenvolvendo um modelo computacional no software ANSYS, versão 16.0, por meio da ferramenta de customização UPF (User Performance Features), para o estudo de lajes de concreto armado e protendido, com ou sem aderência. A implementação do modelo computacional, baseado no método dos elementos finitos, tem ênfase na não-linearidade física dos materiais através de um modelo elasto-viscoplástico que inclui dois procedimentos de análise: a resposta instantânea da estrutura considera um comportamento elastoplástico e a resposta diferida da estrutura assume um comportamento viscoelástico. A modelagem das lajes é feita a partir da ideia de elementos reforçados, assim, são utilizados elementos finitos de casca de ordem superior SHELL281 como elementos base de concreto. Enquanto que a armadura passiva é modelada com elementos de reforço REINF264, considerando-as como uma linha de material mais rígido com aderência perfeita no interior dos elementos de casca, ou seja, como armadura incorporada. Por sua vez, para modelar a armadura ativa não-aderente utiliza-se elementos finitos unidimensionais LINK180 que funcionam como armadura discreta, a condição de não-aderência é satisfeita pelo comando CP. Destaca-se que a não-linearidade geométrica é inerente nos elementos finitos utilizados e que os mesmos são compatíveis entre si e com a ferramenta de customização UPF. Para validar a eficiência do modelo computacional, comparam-se resultados numéricos com valores experimentais disponíveis na literatura. A comparação dos resultados mostra que os modelos representam corretamente o comportamento das lajes ensaiadas experimentalmente. O baixo custo computacional de tempo, a boa precisão dos resultados e as ferramentas de processamento do ANSYS tornam-no em uma alternativa eficiente. / The need for improvement of systems and materials of the construction industry resulted in the use of prestressing as an alternative to reinforce concrete structures. The technical and economic advantages found in the design of concrete structures caused that this system has been gaining preference against the conventional system of reinforced concrete. In this sense, this work aims to contribute developing a computational model in ANSYS software, version 16.0, through the customization tool UPF (User Performance Features), to the study of reinforced and, bonded or unbonded, prestressed concrete slabs. The computational model implementation, based on the finite element method, has emphasis on the physical materials nonlinearity with an elasto-viscoplastic model that includes two analysis procedures: the instantaneous response of the structure considers an elastoplastic behavior and the delayed response of the structure assumes a viscoelastic behavior. The slab models are based in reinforcement elements, thus higher order shell finite elements SHELL281 are used as base elements of concrete. The reinforcement is modeled with reinforcing elements REINF264, as a line of more rigid material with perfect bonding inside the concrete elements, it is, as incorporated reinforcement. On the other hand, the finite elements LINK180 that work as discrete reinforcement are used to simulate prestressing tendons, CP command satisfies the absence of non-adherence. It is noteworthy that the geometrical nonlinearity is inherent to the finite element used and that they are compatible between them and with the customization tool UPF. To validate the computational model efficiency, numerical results are compared with experimental values available in the literature. The results comparison shows that the models represent correctly the behavior of experimentally tested slabs. The low computational cost of time, the good precision of results and the ANSYS processing tools make it an efficient alternative.
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Análise experimental de sistemas de reforço estrutural à flexão com laminados de PRFC aplicados a vigas de concreto armado

Marques, Guilherme Granata January 2017 (has links)
Muitas edificações têm apresentado degradação ao longo dos anos em todo o mundo, gerando situações de risco e causando acidentes, de modo que se têm estudado alternativas para se recuperar ou reforçar estruturalmente suas vigas, pilares e lajes. Entre as técnicas desenvolvidas para essas finalidades, destacam-se, atualmente, as que utilizam compósitos de polímeros reforçados com fibras (PRF), de modo que, desde as últimas décadas do século passado, desenvolveram-se os sistemas de reforço estrutural por colagem externa de tecidos e laminados de PRF de carbono (PRFC). Isto deve-se a este tipo de fibra apresentar o melhor conjunto de propriedades necessárias para se reforçarem as estruturas de concreto armado, como altas resistência à tração e módulo de elasticidade longitudinal. Na última década, surgiu o sistema de inserção de laminados de PRFC em entalhes executados no concreto de cobrimento de elementos estruturais preenchidos com resina epóxi. Embora haja resultados de outros pesquisadores, há a necessidade de maiores investigações no Brasil sobre o desempenho dessa nova técnica. Assim se propôs o planejamento experimental desta dissertação, cujo objetivo principal foi a análise experimental do desempenho de sistemas de reforço estrutural à flexão com laminados de PRFC aplicados a vigas de concreto armado ensaiadas com carregamento estático. De um total de dez vigas pré-moldadas, quatro foram testemunhos e seis foram reforçadas à flexão com dois laminados de PRFC através de três sistemas: colagem externa, inserção em entalhes longitudinais preenchidos com resina epóxi e com argamassa com sílica ativa. Analisa-se comparativamente o seu desempenho quanto às cargas máximas, aos deslocamentos verticais no centro do vão e às aberturas de fissuras. Constata-se que as reforçadas com laminados de PRFC inseridos em entalhes longitudinais preenchidos com resina epóxi apresentam os maiores valores de carga máxima e de rigidez. Entretanto as preenchidas com argamassa com sílica ativa obtêm desempenho inferior ao das vigas testemunhos por falta de aderência. Também se conclui que as reforçadas com colagem externa de laminados de PRFC têm os menores deslocamentos verticais no centro do vão. / Many buildings have shown deterioration over the years around the world, creating a hazardous situation and causing accidents, so that they have studied alternatives to recover or strengthen their structural beams, columns and slabs. Among the techniques developed for these purposes, stand out, currently, those using fiber reinforced polymer (FRP) composites. Since the last decades of the last century, it has been developed structural reinforcement systems of externally bonded carbon FRP (CFRP) textiles and laminates. This is due to the type of fiber having the best set of properties that are necessary to strengthen reinforced concrete structures, such as high tensile strength and longitudinal elastic modulus. In the last decade, the near-surface mounted CFRP laminates system executed in grooves in the concrete cover of structural elements filled with epoxy resin came up. Although there are results from other researchers, there is a need for further investigation in Brazil on the performance of this new technique. Thus, the experimental program of this thesis has been proposed, which main objective was the experimental analysis of the performance of bending structural reinforcement systems with CFRP laminates applied to reinforced concrete beams tested under static loading. From a total of ten precast beams, four were for control and six were strengthened in bending with two CFRP laminates composites through three systems: externally bonded, near-surface mounted insertion into longitudinal grooves filled with epoxy resin and mortar with silica fume. Their performance is comparatively analyzed for maximum loads, vertical displacements at mid-span and crack openings. It is concluded that those reinforced with near-surface mounted CFRP laminates inserted into longitudinal grooves filled with epoxy resin shows the highest maximum load and stiffness. However those filled with mortar with silica fume obtained lower performance than the control beams for lack of bonding. In addition, it is concluded that the ones strengthened with externally bonded CFRP laminates have the lowest mid-span vertical displacements.
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Um modelo multifásico para estruturas em concreto armado / A multiphase model for reinforced concrete structures

Figueiredo, Marcelo Porto de January 2011 (has links)
Determinar o comportamento de materiais reforçados a partir do conhecimento das propriedades individuais de seus componentes é assunto de uma quantidade considerável de pesquisas experimentais e teóricas nas últimas décadas. Nesse trabalho, um modelo multifásico para determinação do comportamento macroscópico de estruturas de concreto armado no contexto da elastoplasticidade e considerando a interação entre o concreto e as armaduras é apresentado e incorporado em um código numérico em elementos finitos. Em uma escala macroscópica o meio multifásico é tomado como a superposição geométrica de meios contínuos em interação mútua, chamados de fase matriz e fase reforço. Cada fase possui cinemáticas distintas oferecendo, desta forma, um arcabouço adequado para levar em conta o deslizamento das barras de aço em relação à matriz de concreto. As equações de movimento são desenvolvidas com a aplicação do método dos trabalhos virtuais. A evolução elastoplástica é obtida a partir da avaliação de um critério próprio para cada constituinte e para interação, computando as tensões parciais correspondentes e obtendo um comportamento desacoplado por fase. A resistência do concreto em um estado de tensões multiaxial é estimada a partir do critério de falha de Ottosen e a fissuração do concreto é representada utilizando um modelo de fissuras distribuídas. Utilizando uma implementação tridimensional em elementos finitos, a ferramenta numérica desenvolvida é aplicada para analisar vigas e lajes sob carregamento prescrito e uma boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais é obtida. Ao final é apresentado uma análise de ensaio de arrancamento onde o principal objetivo é a investigação dos parâmetros relevantes que controlam a lei de interação entre o concreto e as barras de aço. / Predicting the behavior of reinforced materials from the knowledge of the individual properties of its components has been a subject of several experimental and theoretical works in recent years. In this work, a multiphase model for assessing the macroscopic behavior of reinforced concrete structures in the context of elastoplasticity and accounting for the interaction between the reinforcing bars and the surrounding concrete is presented and implemented in a finite element numerical code. Considering a macroscopic scale, the multiphase model is regarded as superposition of several continua in mutual interaction, namely matrix phase and reinforcement phase. For each phase different kinematics are attributed providing a suitable framework to consider the slippage between the matrix and the reinforcement. The general equations of motion are derived by means of the virtual work method. The elastoplastic evolution is carried out considering each phase and the interaction separately, computing the corresponding partial stresses and projecting onto the yield domain of the multiphase medium. The strength of concrete under multiaxial states of stress is estimated from the so-called Ottosen failure criterion and the concrete cracking issue is accounted with a smeared crack model. Using a three-dimensional finite element implementation, the numerical tool developed is applied to analyze reinforced concrete beams and slabs under prescribed loading and a good agreement between numerical and experimental results is obtained. Finally, the investigation of the main parameters that govern the interaction law of concrete and reinforcing bars has been the central purpose of the pullout tests simulations.
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Um modelo elasto-plástico para a análise da aderência em peças de concreto armado / An elasto-plastic model for analysis of bond in reinforced concrete

Brisotto, Daiane de Sena January 2011 (has links)
A transferência de tensões por aderência entre o concreto e as barras de aço da armadura, em peças de concreto armado, é um fenômeno complexo e influenciado por vários fatores. Muitos estudos têm sido desenvolvidos ao longo dos anos em relação a este assunto, porém poucos modelos são capazes de reproduzir de forma satisfatória o fenômeno físico. Neste trabalho, para a representação do fenômeno da aderência, é proposto um modelo de interface bidimensional, onde ambos o concreto e a armadura são tratados como contínuos, e a interação mecânica entre os materiais é levada em conta indiretamente através de uma homogeneização da interface. Utilizando a teoria elasto-plástica, superfícies de ruptura são explicitamente definidas para representar os modos de falha da aderência (arrancamento, fendilhamento, e escoamento do aço). Assim, a relação tensão de aderência x escorregamento é obtida automaticamente como resultado da análise, ao invés de ser um dado de entrada, como nos modelos usuais. A degradação da aderência é definida em função do espaçamento entre as nervuras e, assim, o modelo pode ser aplicado para barras de diferentes diâmetros. Além disso, para a correta caracterização da ruptura por fendilhamento, as tensões de aderência são consideradas dependentes também das condições do concreto no entorno da barra, tornando a formulação da interface não-local. Com esta abordagem, é possível reproduzir o efeito da presença de confinamento externo no mecanismo de aderência de forma satisfatória. Como resultado, com poucos parâmetros de entrada, o modelo é capaz de capturar a transição entre os modos de falha da aderência, com a vantagem de permitir um melhor entendimento do processo de falha sem a discretização explicita das nervuras. Para a representação da fissuração macroscópica do concreto, um modelo de fratura discreta foi implementado, o qual tem a vantagem de permitir uma reprodução mais detalhada do processo de falha no concreto armado do que modelos de fissura distribuídas. O modelo foi implementado no Método dos Elementos Finitos e os resultados numéricos mostram que o mesmo é capaz de capturar de forma satisfatória os modos de falha da aderência. / The bond mechanism between deformed bars and concrete is a complex phenomenon, influenced by many parameters. Many models have been developed over the years regarding this subject, but only a few have satisfactorily reproduced the physical phenomenon. In this work, to simulate the bond behavior, we propose a two-dimensional interface model where both concrete and steel are treated as continuous and the mechanical interlocking between the two materials is indirectly taken into account through a homogenization scheme. Employing the elasto-plastic constitutive model, yield surfaces are explicitly defined to represent the splitting and pullout failures. Consequently, the bond-slip relationship is obtained through analysis, rather than being input to the model. Damage in the interface is defined as a function of the rib spacing, so the model can be applied to di erent bar diameters. In order to capture the degradation of the bond due to the splitting of cracks along the axis of the bar, a non-local correction is introduced. This process is non-local in the sense that bond stresses at one particular point of the interface is, in fact, dependent of the conditions of the concrete surrounding the bar. Employing this approach, it is also possible to reproduce the confinement effect of the surrounding structure satisfactorily. The model is able to capture the transition from splitting, to pull-out, and to yielding of steel with the same set of pre-defined interface parameters, which demonstrates the predictive character of the model. The model is also coupled with a discrete fracture model in order to capture the development of primary cracks. Comparisons with experiments show a good agreement in all cases.

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