Análise não linear de bielas isoladas de concreto em forma de garrafa deterioradas por reações internas de expansão.
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Universidade Católica de Pernambuco
The research presents a discussion on the behavior of isolated concrete bottle-shaped struts
affected by internal expansion reactions. The numerical modeling of concrete was performed
with the Concrete Damaged Plasticity Model (CDPM) implemented in ABAQUS and the
validation of the model was performed with Sankovich's tests (Sankovich, 2003). A procedure
to automatically obtain the concrete plasticity and damage parameters necessary for the use
of CDPM was developed in Matlab, based on the work of Alfarah (Alfarah et al, 2017), having
as inputs the characteristic compressive strength of the concrete, the equivalent length of the
finite element mesh and the ratio between the plastic and inelastic compressive strains. The
results obtained showed that the CDPM is a model of plasticity with damage with the potential
to represent the load-bearing mechanisms of isolated concrete bottle-shaped struts a range of
several stress levels to which these elements may be subjected in the panels investigated.
The numerical simulations for various levels of expansion were able to consistently represent
the expected damage profile in the panels as well as the estimate of the first crack loading the
crack opening and the value of the maximum possible force to be applied. For the panels
investigated, the reduction observed in the failure load reached a value of 70%, the increase
of the tensile plastic deformation was more than 60% and the maximum crack opening can
reach an increase of 113%, when compared with those observed experimentally in panels
without internal swelling reactions.
A pesquisa apresenta uma discussão sobre o comportamento de bielas isoladas de concreto
em forma de garrafa afetadas por reações internas de expansão. A modelagem numérica do
concreto foi realizada com o Concrete Damaged Plasticity Model (CDPM) implementado no
ABAQUS e a validação do modelo foi realizada com os experimentos de Sankovich
(Sankovich, 2003). Um procedimento para automatizar a obtenção dos parâmetros de
plasticidade e de dano do concreto necessárias para a utilização do CDPM foi desenvolvida
no Matlab, baseada no trabalho de Alfarah (Alfarah et al, 2017), tendo como parâmetros de
entrada a resistência característica à compressão do concreto, o comprimento equivalente da
malha de elementos finitos e a relação entre a deformação plástica e a deformação inelástica
em compressão. Para se levar em consideração os efeitos das reações internas de expansão
foi utilizada a estratégia utilizada por Sanchez (Sanchez et al, 2017 e 2018) que propõe que
os níveis de expansões internas no concreto afetam as propriedades de resistência e
deformação do concreto. Os resultados obtidos mostram que o CDPM é um modelo de
plasticidade com dano com potencial de representação dos mecanismos de sustentação de
cargas de bielas isoladas de concreto em forma de garrafa para os diferentes níveis de
solicitação a que esses elementos podem estar submetidos nos painéis investigados. As
simulações para variados níveis de expansão foram capazes de representar de maneira
consistente o perfil de dano esperado ocorrer nos painéis bem como a estimativa da carga de
primeira fissura e a respectiva ordem de grandeza da abertura e o valor da força máxima
possível de ser aplicada. Para os painéis investigados, a redução observada na força última
atingiu um valor de 70%, o aumento da deformação plástica de tração se mostrou superior a
60% e a abertura máxima de fissura pode chegar a um aumento de 113%, quando se
comparam estes parâmetros com aqueles observados experimentalmente em painéis sem a
existência de reações internas de expansão.
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Citação
LIRA, Isaque de Souza. Análise não linear de bielas isoladas de concreto em forma de garrafa deterioradas por reações internas de expansão. 2020. 142 f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Católica de Pernambuco. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, 2020.