Modelagem multiescala do concreto simples e reforçado com fibras de aço e sua aplicação na predição do comportamento de elementos estruturais

• Processo: 22/03179-0
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Projeto Inicial
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2028
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Luís Antônio Guimarães Bitencourt Júnior
• Beneficiário: Luís Antônio Guimarães Bitencourt Júnior
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Antonio Domingues de Figueiredo ; Renata Monte
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/01354-8 - Modelagem numérica do CRF com representação explícita dos agregados graúdos e fibras, BP.IC; 24/21038-0 - Modelagem multiescala do concreto simples e reforçado com fibras de aço, BP.DR; 23/14991-0 - Modelagem multiescala do concreto de ultra alto desempenho reforçado com fibras de aço, BP.DR
• Assunto(s): Estruturas de concreto Concreto Fibra de aço Túneis
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: concreto | Cuadrf | Fibras de Aço | Modelo Multiescala | Túneis | Estruturas de Concreto

Resumo

Este projeto de pesquisa visa aprimorar modelos multiescala desenvolvidos pelo proponente e colaboradores para o concreto simples e reforçado com fibras de aço e aplicá-los a predição do comportamento de elementos estruturais.O modelo em mesoescala 2D desenvolvido por Rodrigues et al. 2016 foi aprimorado nos últimos anos através da proposição de uma metodologia de adaptatividade de malha (Rodrigues et al., 2018) para reduzir os altos custos computacionais típicos de modelos heterogêneos e, adicionalmente, sua formulação foi estendida para análises 3D (Rodrigues et al., 2020) considerando o compósito composto por três fases: matriz cimentícia, zona de transição interfacial (ZTI) e agregados graúdos. Neste projeto o modelo será estendido para contemplar a geração dos agregados graúdos a partir de imagens de microtomografia de raios X. Será desenvolvida uma metodologia para criação da geometria da estrutura do material a partir das imagens obtidas. Além disso, será criado um gerador para contemplar a presença de fibras de aço no modelo numérico a fim de melhor entender a influência do reforço na propagação de fissuras na matriz cimentícia. Estes modelos serão também aplicados na previsão do comportamento de elementos estruturais de concreto simples e reforçados.O modelo numérico com representação discreta e explícita de fibras de aço proposto por Bitencourt Jr. (2015) vem sendo aprimorado no âmbito de um projeto vigente financiado pela FAPESP (Auxílio à Pesquisa Regular Nº 2019/24487-2) sob responsabilidade do proponente, visando sua aplicação ao projeto de vigas de concreto reforçadas com fibras de aço. Neste período, o modelo foi aplicado na obtenção dos parâmetros do comportamento pós-fisssuração do material (Trindade et al., 2020) e, posteriormente, na predição do comportamento de vigas nos estados limites de serviço e último (Trindade et al., 2020). Neste projeto, o modelo será adaptado visando duas aplicações de grande interesse prático. Na primeira, o modelo será aplicado na predição do comportamento de aduelas para túneis reforçadas com armaduras convencionais e fibras de aço. Neste projeto, o modelo será utilizado para previsão do comportamento dos elementos isoladamente, e como um componente do anel do túnel, considerando os efeitos na interação entre as aduelas (juntas) e carregamento do maciço em seu entorno. A segunda aplicação do modelo discreto de representação das fibras será na previsão do comportamento de concreto de ultra alto desempenho reforçado com fibras de aço. Neste projeto, o modelo será adaptado para contemplar distribuições típicas de fibras para altos teores de adição e descrição da interação fibra-matriz de alta resistência. Inicialmente o modelo será calibrado a partir de resultados experimentais de caracterização do material. Na sequência, o modelo será utilizado para representar o comportamento de vigas de concreto armado sob flexão reforçados com o material caracterizado. Será desenvolvido uma estratégia para representar a aderência entre o elemento estrutural e a camada de reforço.Espera-se no final desta pesquisa, obter uma ferramenta numérica capaz prever o comportamento mecânico do concreto considerando a influência de seus ingredientes e transladar essas informações para previsão do comportamento de elementos estruturais. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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