[pt] Nos últimos 40 anos, tem-se observado um crescente
interesse por compósitos formados pela adição de fibras a
matrizes de concreto, os chamados concretos reforçados com
fibras. Esse interesse é justificado, sobretudo, pelo
significativo ganho em tenacidade que as fibras
proporcionam, atenuando as características frágeis do
concreto. De fato, em virtude do mecanismo de reforço
promovido pelas fibras, o concreto com fibras é capaz de
absorver muito mais energia de deformação até a ruptura,
apresentando, no regime pós-fissuração, um comportamento
muito mais suave que o concreto simples. Esse comportamento
é acompanhado por um processo de fissuração mais uniforme,
no qual observam-se fissuras mais finas e menos espaçadas.
Além disso, registram-se aumentos nos valores de
resistência do material e nos níveis de deformação que ele
atinge até seu completo esgotamento.
Tendo em vista os benefícios que as fibras aportam ao
desempenho do concreto, seu emprego seria recomendável a
estruturas em que a ductilidade é um dos parâmetros
principais de projeto, ou naquelas feitas com concretos de
alta resistência, uma vez que estes apresentam um
comportamento ainda mais frágil que os concretos de
resistência normal. Além disso, a utilização de fibras no
combate aos esforços de cisalhamento mostra-se extremamente
vantajosa e promissora.
Neste trabalho, apresenta-se um modelo constitutivo para
concreto reforçado com fibras baseado na formulação
hipoelástica de ELWI E MURRAY (1979), originalmente
proposta para concreto simples. As especificidades do
comportamento do concreto com fibras frente às mais
diversas solicitações, tais como, tração, compressão e
cisalhamento, são incorporadas ao modelo através de
relações tensão-deformação adequadas a esse material. Tais
relações provêm de estudos analíticos e experimentais sobre
o assunto, publicados na literatura técnica especializada.
O modelo assim obtido é implementado no programa FEPARCS
(ELWI E MURRAY, 1980), capaz de realizar análises númericas
não-lineares através do método dos elementos finitos. Por
fim, utiliza-se esse program para simular a resposta de uma
estrutura de concreto com fibras, cujo ensaio experimental
aparece minuciosamente descrito em (CRAIG, 1987). Os
resultados numéricos obtidos são comparados com os
experimentais correspondentes, em termos da curva carga
versus deslocamento, desenvolvimento e distribuição de
fissuras, progressão do escoamento da armadura longitudinal
(convencional) e modo de ruptura. Avalia-se, então, a
eficiência da implementação realizada na descrição do
comportamento de estruturas de concreto com fibras. / [en] Along the past forty years, an increasing interest on
composite materials formed by the
addition of discrete fibers to a concrete matrix is being
observed. These composites are known
as fiber reinforced concretes. The interest on the use of
fibers as reinforcement is justified by
their significative contribution to concrete thoughness, as
they reduce the brittle characteristics
of that material. In fact, due to fiber reinforcement
mechanism, fiber reinforced concrete can
absorb much more strain energy until failure, in comparison
to ordinary concrete. The cracking
process seems to be more uniform, as the distance between
cracks are reduced. Besides that,
the material strength and the deformation levels at
cracking and rupture are greater, on the
case of fiber reinforced concrete.
The benefits that fibers bring to concrete behavior
indicate that they could be used as
complementary reinforcent for concrete structures when
ductility is a major design concern, or
when high strength concrete is employed, as this class of
material tends to be much more brittle
then normal strength concrete. Fibers are also effective as
shear reinforcement, and they could
even replace stirrups in this function.
In this work, a constituive model for fiber reinforced
concrete is presented. This model
is based on the formulation originally proposed by ELWI AND
MURRAY (1979) for the case of
ordinary concrete. The behavior characteristcs of fiber
reinforced concrete are incorporated as
adaquated uniaxial stress-strain relations in tension and
compression. The behavior under shear
stress is also considered. The model is then implemented in
the finite element program
FEPARCS (ELWI AND MURRAY, 1980). A numerical analysis on
the response of a fiber
reinforced concrete structure is conducted. Results
reported in technical literature (CRAIG,
1987) are compared to those obtained by the finite element
analysis. The efficiency of the
model is then verified. / [es] En los últimos 40 anos, se ha observado un creciente
interés por compuestos formados por la adición de fibras a
matrizes de concreto, los llamados concretos reforzados con
fibras. Ese interés se debe a la significativa ganancia en
tenacidad que las fibras proporcionan, atenuando las
características frágiles del concreto. De hecho, en virtud
del mecanismo de refuerzo promovido por las fibras, el
concreto con fibras es capaz de absorver mucha más energía
de deformación hasta la ruptura, presentando, en el régimen
posfisuración, un comportamiento mucho más suave que el
concreto simple. Este comportamiento se ve acompañado por
un proceso de fisuración más uniforme, en el cual se
observan fisuras más finas y menos espaciadas. Además, se
registran aumentos en los valores de resistencia del
material y en los niveles de deformación que alcanza hasta
su completa destrucción. Teniedo en cuenta los beneficios
que las fibras aportan al desempeño del concreto, sería
recomendable su empleo en extructuras donde la ductilidad
es uno de los parámetros principales de proyecto, o en
aquellas hechas con concreto de alta resistencia, ya que
éstos presentan un comportamiento más frágil que los
concretos de resistencia normal. En este trabajo, se
presenta un modelo constitutivo para concreto reforzado con
fibras que tiene como base la formulación hipoelástica de
ELWI Y MURRAY (1979), originalmente propuesta para concreto
simple. Las especificidades del comportamiento del concreto
con fibras frente a las más diversas solicitudes, tales
como, tracción, compresión y cisallamiento, se incorporan
al modelo a través de relaciones tensión-deformación
adecuadas a ese material. Tales relaciones provienen de
estudios analíticos y experimentales sobre el asunto,
publicados en la literatura técnica especializada. La
implementación del modelo obtenido fue realizada a través
del programa FEPARCS (ELWI Y MURRAY, 1980), capaz de
realizar análisis númerico no lineal a través del método de
los elementos finitos. Por fin, se utiliza ese programa
para simular la respuesta de una extructura de concreto con
fibras, cuyo ensayo experimental aparece minuciosamente
descrito en (CRAIG, 1987). Los resultados numéricos
obtenidos se comparan con los experimentales
correspondientes, considerando la curva carga versus
deslocamiento, desarrollo y distribuición de fisuras,
progresión del deslizamiento de la armadura longitudinal
(convencional) y modo de ruptura. Se evalúa entonces, la
eficiencia de la implementación en la descrición del
comportamiento de extructuras de concreto con fibras.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:1511 |
| Date | 19 April 2001 |
| Creators | LEONARDO CRAVEIRO SIMOES |
| Contributors | JOSE NAPOLEAO FILHO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Spanish |
| Type | TEXTO |
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