[pt] Compósitos cimentícios estão ganhando cada vez mais relevância na indústria
da construção civil. No entanto, as diretrizes para o projeto do material compósito
e dos seus elementos estruturais são ainda incipientes, pois mecanismos de ponte
de transferência de forças providos pelas fibras ainda estão sob investigação. Este
trabalho apresenta uma estratégia de modelagem de elementos finitos que leva em
consideração a estrutura de nível mesoestrutural do material cimentício reforçado
com fibras. Desta forma, quatro fases do material são consideradas no modelo
numérico: agregados graúdos, argamassa, zona de transição interfacial (ZTI) e
fibras. A argamassa e os agregados são modelados usando elementos contínuos
triangulares com comportamento linear-elástico. As fibras são incluídas usando
elementos de treliça unidimensionais acopladas a elementos bidimensionais
contínuos. Uma técnica de fragmentação de malha é usada para introduzir
elementos de interface nas arestas dos elementos de argamassa e na interface entre
agregados e argamassa para representar a ZTI. O método Take-and-Place, proposto
por Wriggers e Moftah (2006), foi adotado neste estudo para incluir agregados no
modelo. Primeiro, os agregados são gerados seguindo uma curva de Fuller, que
define um empacotamento entre os agregados perfeitos. Na segunda fase, os
agregados são introduzidos no modelo garantindo a não sobreposição entre eles.
Finalmente, as fibras são adicionadas. Para validar a metodologia proposta, testes
experimentais foram simulados com sucesso em um framework de simulação
numérica – GeMA. Por fim, o trabalho explora a influência do empacotamento
fibra-agregado na resposta mecânica e nos padrões de fraturamento de compósitos
cimentícios fibrosos. / [en] Fiber Reinforced Concrete (FRC) materials are gaining more relevance in
the construction industry. However, the guidelines for the design of the composite
material and of structural elements thereof are incipient and the stress bridging
mechanisms are still under investigation. This work presents a finite element
modelling strategy that takes into account the material meso-level structure. Four
phases of the FRC material are considered in the model: coarse aggregates, mortar,
interfacial transition zone (ITZ), and fibers. The mortar and aggregates are
modelled using triangular linear elements with linear–elastic behavior. Fibers are
included using one-dimensional truss elements which are coupled to the matrix
through the technique proposed by Congro (2021). Zero-thickness interface
elements are introduced at the interface between mortar elements, and at the
interface between aggregates and mortar to represent the ITZ. The Take-and-Place
method, obtained from Wriggers and Moftah (2006), was adopted in this study to
include aggregates in the model. First, the aggregates are generated following a
Fuller s curve that means a perfect aggregate package. In the second phase, the
aggregates are placed in the model without overlapping. Finally, fibers were added.
A mesh fragmentation technique is used to introduced zero-thickness interface
elements at the interface between mortar elements, and at the interface between
aggregates and mortar to represent the ITZ. To validate the proposed methodology,
direct tensile test models were successfully reproduced in finite element analyses
performed in an in-house framework – GeMA. Based on the obtained results, the
authors could explore the influence of the fibers-aggregate packing in the
mechanical response of the composite material.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:58985 |
| Date | 12 May 2022 |
| Creators | LUIS FELIPE DOS SANTOS RIBEIRO |
| Contributors | DEANE DE MESQUITA ROEHL |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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