Este trabalho trata da formulação de leis constitutivas para meios elásticos, que uma vez danificados passam a apresentar diferentes comportamentos em tração e em compressão e certo grau de anisotropia. Inicialmente é revista uma formulação para meios elásticos anisótropos e bimodulares, sendo a mesma, então, estendida para incorporar os casos de meios elásticos com anisotropia e bimodularidade induzidas pelo dano. Seguindo os conceitos da mecânica do dano contínuo e a extensão mencionada da formulação, propõe-se um modelo constitutivo para o concreto assumindo por hipótese fundamental, a equivalência de energia entre meio danificado real e meio contínuo equivalente. Tal hipótese garante a simetria do tensor constitutivo e a sua consistência termodinâmica. De acordo com o modelo proposto, o material é considerado como um meio elástico inicialmente isótropo que passa a apresentar anisotropia induzida pela evolução do dano. Além disso, a danificação pode também induzir uma resposta bimodular no material, isto é, respostas elásticas diferentes para estados de tensão de tração ou de compressão predominantes. Nesse sentido, dois tensores de dano governando as rigidezes em regimes predominantes de tração ou de compressão são introduzidos. Sugere-se então, um critério afim de caracterizar os estados dominantes. As deformações permanentes induzidas pelo dano são, de uma forma geral, desconsideradas. No entanto, propõe-se uma versão unidimensional do modelo que permite a sua consideração. Por outro lado, os critérios para a ativação inicial dos processos de danificação e de sua posterior evolução são escritos em termos de densidade de energia de deformação. Os parâmetros do modelo podem ser identificados mediante experimentos, onde estados de tensão uniaxial e biaxial são induzidos. Também propõem-se leis de evolução de dano com base nos resultados experimentais. A boa coerência do modelo é ilustrada comparando-se uma série de respostas experimentais e numéricas no concreto relativas a estados de tensão uni, bi e triaxiais. Por fim, o modelo é empregado em análises unidimensionais e planas de vigas e pórtico em concreto armado com o objetivo de mostrar a sua potencialidade. / This thesis deals with the formulation of constitutive laws for elastic media that start to present different behaviours in tension and compression and some anisotropy degree when damaged. Initially a formulation for bimodular and anisotropic elastic media is reviewed; then it is extended to take into account the bimodularity and anisotropy induced by damage. Following the concepts of the continuum damage mechanics and the formulation extension, a constitutive model is proposed here by exploring the fundamental hypothesis of energy equivalence between real and continuous medium. Such hypothesis guarantees symmetry to the constitutive tensor and its thermodynamic consistency. According to the proposed modeling, the material is assumed as an initial elastic isotropic medium presenting anisotropy induced by damage evolution. Moreover, damage can also induce a bimodular response in the material, i.e., distinct elastic responses whether traction or compression stress states prevail. To take into account the bimodularity conveniently, two damage tensors governing the rigidity in traction or compression regimes are introduced. A criterion is proposed in order to characterize the dominant states. In general, the permanent strains induced by damage are disregarded. However, a one-dimensional version of the model that allows considering permanent strains is proposed. On the other hand, damage criteria indicating the initial and further evolution of damage are expressed in terms of strain energy densities. The model parameters can be identified from experiments where one-axial and two-axial stress states are induced. Damage evolution laws are also proposed on the basis of experimental results. The good performance of the model is illustrated by comparing a variety of numerical and experimental responses, from one to three-axial stress states. Finally, the model is used in one-dimensional and plane analysis of reinforced concrete beams and frame in order to show its potentiality.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-31032016-143559 |
| Date | 28 March 2003 |
| Creators | Pituba, José Julio de Cerqueira |
| Contributors | Proença, Sergio Persival Baroncini |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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