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Um estudo numérico do efeito térmico em concreto massa / A numerical study of thermal effect in mass concreteCoelho, Nailde de Amorim 13 April 2012 (has links)
Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Programa de Pós-graduação em Estruturas e Construção Civil, 2012. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2012-09-20T11:51:13Z
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2012_NaildedeAmorimCoelho.pdf: 5375590 bytes, checksum: 5370c3d734ba12d049cfefba271ccdbf (MD5) / O concreto massa é geralmente utilizado em obras de grande porte, como barragens e fundações. É denominado assim por apresentar concretagens de grandes dimensões e volume. Essas características influenciam para o aumento da temperatura no interior do concreto devido à liberação de calor no processo de hidratação dos produtos cimentícios, esse processo é chamado de calor de hidratação. Junto com o calor de hidratação, os efeitos de condução, radiação e convecção, assim como as condições iniciais e de contorno do concreto também influenciam na elevação da temperatura do material. No entanto, a principal causa de preocupação nesses tipo de problema é o gradiente térmico atingido, ou seja, a diferença entre as temperaturas máxima e mínima que o concreto está sujeito. Pois, quanto maior o gradiente térmico, maior a probabilidade de surgimento de tensões térmicas que provocam as fissurações. As características e propriedades do concreto utilizado também influenciam diretamente nos efeitos térmicos. As análises realizadas com o ANSYS apresentam bastante performance quanto à evolução de temperatura, mudanças na geometria e condições de contorno. Isso mostra que a aplicação do método dos elementos finitos (MEF) pelo programa pode ser eficiente para a solução da equação de Fourier que rege os problemas de transferência de calor. A utilização do MEF pelo programa para o desenvolvimento das isotermas de temperatura no interior do concreto apresentou-se de forma satisfatória quanto a evolução de temperatura no interior de uma estrutura de concreto massa. Desta forma, as estruturas podem ser estudadas antes mesmo da execução, visualizando possíveis situações criticas. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The concrete mass is generally used in large construction such as dams and foundations. Concrete mass is called in this way for presenting large dimension and volume of concreting. These characteristics influence the temperature rise in the interior of the concrete due to release of heat in the process of hydration of cementitious products, this process is called the hydration heat. Together with the hydration heat, the effects of conduction, radiation and convection, as well as initial and boundary conditions of the concrete also influence the temperature rise of the concrete mass material. However, the main cause of concern in this type of problem is the temperature gradient achieved, ie the difference between the maximum and minimum temperatures that the concrete is subject. For the higher the thermal gradient, the greater the probability of occurrence of the thermal stresses causing cracking. The characteristics and properties of concrete used also directly influence the thermal effects. The analysis performed with ANSYS have enough performance for the evolution of temperature, changes in geometry and boundary conditions. It shows that the application of finite element method (FEM) by the program could be efficient for the solution of Fourier equation that defines the heat transfer problems. The use of the FEM by the program for the development of isotherms temperature within the concrete showed satisfactory results as the evolution of temperatures within the mass concrete structure. Thus, the structures can be studied even before the execution, observing possible critical situations
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Métodos analíticos e numéricos para o estudo dos efeitos termomecânicos no concreto massa orientados às barragens de gravidade / Analytical and numerical methods for the study of thermomechanical eddects on mass concrete oriented to gravity damsCoelho, Nailde de Amorim 09 December 2016 (has links)
Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2016. / Submitted by Camila Duarte (camiladias@bce.unb.br) on 2017-01-24T12:42:03Z
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2016_NaildedeAmorimCoelho.pdf: 11261362 bytes, checksum: ad8af393c321ece7ee7e0c7e6f074463 (MD5) / Approved for entry into archive by Ruthléa Nascimento(ruthleanascimento@bce.unb.br) on 2017-03-22T16:26:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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2016_NaildedeAmorimCoelho.pdf: 11261362 bytes, checksum: ad8af393c321ece7ee7e0c7e6f074463 (MD5) / A construção de barragens de gravidade foi um marco para o desenvolvimento de estudos e
controle tecnológico do concreto massa. A curva de geração de calor, devido ao calor de
hidratação do concreto massa, é obtida experimentalmente, e seu ajuste pode ser feito pela
função Hill. As restrições impostas às estruturas em conjunto com as variações térmicas podem
gerar as fissuras de origem térmica, que, dependendo das proporções geométricas do corpo,
se propagam até à superfície. A fim de evitar a deterioração das estruturas, algumas medidas
de redução da temperatura devem ser tomadas. No entanto, é importante verificar o processo
construtivo antes do início da execução das obras. O Método dos Elementos Finitos - MEF é
uma alternativa para a simulação numérica dos problemas reais. Diante disso, este trabalho
buscou analisar a construção de estruturas de concreto massa, abrangendo as metodologias
aplicadas para a redução do gradiente térmico via MEF, como a construção em camadas.
Porém, antes de utilizar o programa escolhido, o ANSYS, foram feitas validações com o
Método das Diferenças Finitas - MDF e soluções analíticas para garantir o correto domínio da
ferramenta. Após obterem-se a curvas de temperatura transiente, foram examinadas as
tensões em alguns pontos da estrutura analiticamente, com o auxílio do MATLAB. Foram
aplicadas as curvas de fluência do American Concrete Institute - ACI, European Committee
for Concrete - CEB, United States Department of the Interior Bureau of Reclamation - USBR e
Bazant-Panula. Todas se mostraram eficientes no cálculo de tensões. Posteriormente,
analisou-se a influência da geometria dos corpos, verificando hipóteses da construção em
camadas, da presença de furos com temperatura reduzida dentro de uma estrutura. Por fim, foi
modelada a construção de uma barragem de gravidade hipotética levando-se em consideração
todos os resultados simulados nas fases anteriores. / The construction of gravity dams was a landmark for the development of studies and mass
concrete technology control. The heat generation curve, due to the heat of hydration of the
mass concrete is obtained experimentally, and its fit can be done by the Hill function. The
constraints imposed on the structures associated with thermal variations can generate the
thermal origin cracks, which, depending on the geometric proportions of the body can propagate
to the surface. In order to avoid structures deterioration, some measures of temperature
reduction must be taken. However, it is important to check the construction process before the
start of the construction. The Finite Element Method - FEM is an alternative for numerical
simulation of real problems. Therefore, this thesis sought to analyze the construction of mass
concrete structures, covering the methodologies applied for thermal gradient reduction by FEM,
such as layered construction. However, before using the program chosen (ANSYS), validations
were made with the Finite Difference Method - FDM and analytical solutions to ensure the
correct mastery of the tool. After obtaining transient temperature curves, tensions at some
points of the structure were examined analytically using MATLAB. The creep curves of the
American Concrete Institute - ACI, European Committee for Concrete - CEB, United States
Department of the Interior Bureau of Reclamation - USBR and Bazant-Panula were applied, and
all were efficient in tension calculation. Afterwards, the influence of the geometry of the bodies
was analyzed, verifying hypotheses of the construction in layers, presence of holes with
reduced temperature inside the structure. Finally, it was modeled the construction of a gravity
dam taking into account all the simulated results in previous phases.
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Estudo da temperatura de pastas com substituição parcial da silica ativa ao cimento utilizando o método semi-adiabáticoSilva, José Geraldo da, 69-99903-7010 07 November 2017 (has links)
Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-08-08T19:59:24Z
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Previous issue date: 2017-11-07 / The increasing requests for shorter execution times in concrete using concrete
results in a consequent demand for thermal control. This work aims to evaluate the use of
silica in the reduction of temperature in cement reactions through tests on cement pastes
using device and semi-adiabatic method developed in this research. For that, an equipment
and method of use was developed. This work presents a method, including the design of the
semi-adiabatic reaction measuring device, with the application of suitable materials to obtain
the results, as well as an adequate experimental planning, allowing the evaluation of the
active silica as a thermal control proposal. The results showed the different temperature
indications, according to the respective dosages of active silica. The dosages of cement were
substituted by silica in the proportions of 0, 7, 14 and 20% both with respect to w / c relation
of 0.5. The silica was presented increasing or decreasing the temperatures of the reactions
according to dosage, aspect, therefore, determinant to the process of application of the same
for such purpose according to the data observed. / As crescentes solicitações de menores prazos de execução em projetos utilizando
concreto massa traz consequente demanda ao controle térmico. Este trabalho tem o objetivo
de avaliar a utilização da sílica na redução da temperatura em reações cimentícias através de
ensaios em pastas de cimento empregando dispositivo e método semi-adiabático
desenvolvidos nesta pesquisa. Para tanto foi elaborada um equipamento e método de uso. Este
trabalho apresenta um método, incluindo o projeto do dispositivo de medição semi-adiabática
da reação, contando com a aplicação de materiais adequados a obtenção dos resultados, bem
como um planejamento experimental adequado possibilitando obter avaliação da sílica ativa
como proposta de controle térmico. Os resultados mostraram as diferentes indicações de
temperatura, conforme as respectivas dosagens de sílica ativa. Foram praticadas as dosagens
de sílica em substituição ao cimento nas proporções de 0, 7, 14 e 20% ambas com relação a/c
de 0,5. A sílica apresentou-se aumentando ou diminuindo as temperaturas das reações
conforme dosagem, aspecto, portanto, determinante ao processo de aplicação da mesma para
tal finalidade segundo os dados observados.
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Estudo do calor de hidratação do concreto massa e contribuição ao cálculo térmico e à previsão de fissuras de retração / Study of the heat of hydration of the concrete mass and contribution to the thermal calculation and the prediction of retraction cracksGambale, Patrícia Guedes 31 August 2017 (has links)
Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-12-13T11:59:28Z
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Dissertação - Patrícia Guedes Gambale - 2017.pdf: 11002358 bytes, checksum: 0a8a575fbc0c16340994402f2059944c (MD5)
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Previous issue date: 2017-08-31 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The advancement of concrete technologies and methods of structural calculation nowadays makes
buildings increasingly challenging, especially from the point of view of foundations. Foundation
blocks with great volumes need attention as to the fissures arising from the exothermic process of
hydration of the concrete, this concern defines the mixture as mass concrete, a widespread term in
the construction of dams and that has been gaining space in urban civil construction. This study
proposes the monitoring of prototypes of concrete blocks developed in the laboratory and
foundation block in the field, with the use of thermocouples comparing with numerical methods of
finite elements aiming to improve the prediction of cracks and to develop techniques so that they
are avoided. This study will analyze the influence of the type and consumption of cement in the
emergence of tensions arising from the energy released during its hydration. As results, a relation
of the type interference and cement consumption is presented through the monitoring and analysis
of the foundation block prototypes developed in the research, the development of a simplified
unidirectional model of temperature and voltage prediction due to the heat of hydration for to
evaluate the maximum temperature reached and the potential of cracking in the concrete mass and
the comparison between the temperature results obtained in the Ansys program, which uses three-
dimensional modeling and, as a way of validating the predictive model of thermal behavior as a
reliable tool of analysis, the study also presents a field monitoring of a foundation block of a
construction located in Goiânia and later application of the forecast model and the Ansys program.
It was found, therefore, that the cement type has a considerable influence on the compressive
strength and the adiabatic elevation, the latter being less significant. As for the cement
consumption analysis, there was a notable increase in temperature in the concrete with higher
consumption, causing cracks in the analyzed structure. By means of the results presented by the
Ansys program, the monitoring of the prototypes and block in the field and the proposed forecast
model, the validation of this model was confirmed as a good predictive tool of thermal behavior,
highlighting some limiting conditions that surround it. / O avanço das tecnologias do concreto e dos métodos de cálculo estrutural possibilita, nos dias
atuais, edifícios cada vez mais desafiadores, principalmente do ponto de vista das fundações.
Blocos de fundações de grandes volumes, definidos como concreto massa, carecem de
atenção quanto às fissuras advindas do processo exotérmico de hidratação do concreto, estapreocupação atualmente é bastante difundida na construção de barragens e que vem
ganhando espaço na construção civil urbana. Este trabalho propõe o monitoramento de
protótipos de blocos de concreto desenvolvidos em laboratório e bloco de fundação em
campo, com o uso de termopares comparando com métodos numéricos de elementos finitos
objetivando aprimorar a previsão de fissuras e desenvolver técnicas para que estas sejam
evitadas. O trabalho analisará a influência do tipo e consumo de cimento na liberação de calor
e no surgimento de tensões advindas da energia liberada durante sua hidratação. Como
resultados, são apresentados uma relação da interferência dos tipos e consumo de cimento
por meio do monitoramento e análise dos protótipos de blocos de fundação desenvolvidos na
pesquisa, o desenvolvimento de um modelo simplificado unidirecional de previsão de
temperatura e tensão devido ao calor de hidratação para avaliar a temperatura máxima
atingida e o potencial de fissuração no concreto massa e a comparação entre os resultados de
temperatura obtidos no programa Ansys, que utiliza modelagem tridimensional e, como forma
de validar o modelo preditivo do comportamento térmico como ferramenta confiável de
análise, o trabalho também apresenta um monitoramento em campo de um bloco de
fundação de uma obra localizada Goiânia e posterior aplicação do modelo de previsão e do
programa Ansys. Verificou-se, assim, que o tipo de cimento influencia de maneira
considerável na resistência à compressão e na elevação adiabática, sendo a última menos
significativa. Quanto a análise de consumo de cimento, verificou-se um aumento notável de
temperatura no concreto com maior consumo, ocasionando fissuras na estrutura analisada.
Por meio dos resultados apresentados pelo programa Ansys, o monitoramento dos protótipos
e bloco em campo e o modelo de previsão proposto, confirmou-se a validação do referido
modelo como boa ferramenta pretidiva de comportamento térmico, ressaltando algumas
condições limitantes que o cercam.
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Uma contribuição ao estudo do comportamento termomecânico de estruturas maciças de concreto. modelagem viscoelástica linear e aplicaçõesSantos, Sérgio Botassi dos 06 April 2004 (has links)
Made available in DSpace on 2016-12-23T14:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1
1- Capa.pdf: 18716 bytes, checksum: 1dddf42a26f2caa98fb2c3c97cb02a55 (MD5)
Previous issue date: 2004-04-06 / O estudo realizado nesta dissertação é motivado principalmente pelo interesse em se avaliar a
resposta térmica e tensional em estruturas de concreto massa nas primeiras idades
considerando a viscoeleasticidade linear do material. Neste trabalho desenvolvem-se modelos
numérico-computacionais e implementam-se os softwares PFEM_2DT e PFEM_2DAT, de
análise térmica e de tensões no domínio bidimensional, respectivamente.
Inicialmente, foi realizada uma revisão bibliográfica do problema termomecânico
considerando os mecanismos e modelos físicos para a representação do mesmo, utilizando-se
de ferramentas matemáticas e artifícios numéricos para a resolução do problema. Foram
pesquisados ainda os parâmetros influentes na análise de temperaturas e de tensões no
concreto massa, destacando-se as propriedades viscoelásticas de fluência e retração onde de
forma resumida, porém esclarecedora, foram descritos seus principais conceitos, causas e
efeitos bem como alguns dos principais modelos de representação dessas deformações
diferidas.
Por meio desses estudos teóricos e das conseqüentes implementações computacionais, foram
analisadas diferentes estruturas de concreto através dos programas computacionais
desenvolvidos e, posteriormente, realizadas comparações com resultados experimentais e
numéricos obtidos por outros pesquisadores objetivando validar os aplicativos.
Na elaboração deste software fez-se uso do novo paradigma de programação Programação
Orientada a Objetos, associado à resolução de sistemas de equações lineares pelo Método dos
Gradientes Conjugados.
Analisou-se o comportamento das temperaturas de diferentes estruturas sujeitas ao calor interno gerado no concreto sob a influência das condições ambientais, que permitem que esse
calor seja dissipado, gerando como conseqüência, distribuições de temperatura não-lineares
no interior da estrutura. Nos estudos tensionais das estruturas de concreto massa analisadas nesta dissertação pôde-se avaliar a evolução das tensões de origem térmica considerando o material viscoelástico linear,
comparando-as com a resistência à tração do material. Por fim, efetuaram-se estudos comparativos de tensões em um bloco de concreto massa utilizando os modelos elástico e
viscoelástico linear, avaliando o nível de importância e o grau de magnitude da consideração dos efeitos diferidos associados quando da análise do comportamento termomecânico de estruturas maciças de concreto em fase de construção. / The study accomplished in this dissertation is motivated mainly by the interest in evaluating
the temperature and stress field in mass concrete structures at first ages considering material s
linear viscoeleasticity. The development and implementation of numeric-computational
models are also scope of this work by means the softwares PFEM_2DT and PFEM_2DAT,
of thermal stress analysis in the two-dimensional domain.
Initially at first step, the bibliographic revision of the thermomechanical problem was
accomplished considering physical mechanisms and models for its representation, using
mathematical tools and numeric artifices for the resolution of the problem. The influential
parameters in the analysis of temperatures and stresses in the mass concrete were also
researched, standing out to the creep and shrinkage rheological properties, where in a summarized and elucidated way, its main concepts, causes and effects were described, as well as some of the main representation models of those differed deformations. Considering theoretical studies and the consequent computer implementations, different concrete structures were analyzed through the developed softwares, and compared with experimental and numeric results obtained by other researchers with the objective of validating the applications. In the elaboration of this software was made use of the new programming paradigm Object-Oriented Programming, associated to the resolution of linear systems equations for the Method of the Conjugated Gradients. The temperature field s behavior of different structures subject to the internal heat into the concrete was analyzed, under the influence of the environmental conditions, that allows the heat to be dissipated, generating as consequence, non- linear temperature distributions inside the structure.
The termomechanic problems studied in mass concrete structures were analyzed in this dissertation, where the thermal stresses behaviour could be evaluated considering the linear viscoelasticity properties of the material, comparing them with the tensile strength of the material. Finally, comparative studies of the stresses in a mass concrete block were executed using elastic models and linear viscoelasticity, evaluating the importance and magnitude
levels of the associated differed effects in the termomechanic behavior analysis of solid concrete structures in a construction stage.
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