Modelagem numérica do CRF com representação explícita dos agregados graúdos e fibras

• Processo: 25/01354-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Luís Antônio Guimarães Bitencourt Júnior
• Beneficiário: Mathew Kikuti Mancilio
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/03179-0 - Modelagem multiescala do concreto simples e reforçado com fibras de aço e sua aplicação na predição do comportamento de elementos estruturais, AP.PNGP.PI
• Assunto(s): Concreto reforçado com fibras Fibras Modelos matemáticos Estruturas de concreto
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: agregado graudo | Concreto Reforçado com Fibras | elemento finito de alta razão de aspecto | fibras | mesoescala | Modelagem Numérica | estruturas de concreto

Resumo

Atualmente, sabe-se que a representação do concreto na escala de seus agregados é fundamental para compreender o processo de formação e propagação de fissuras. Dessa forma, uma predição adequada da falha do material deve basear-se num modelo que considere essa escala de observação. Com esse objetivo, modelos numéricos com representação explícita dos agregados têm sido amplamente propostos na literatura. Recentemente, o proponente deste projeto e seus colaboradores desenvolveram um modelo em mesoescala para concreto, baseado em um processo de fragmentação de malha de elementos finitos.Fibras de aço descontínuas têm sido adicionadas ao concreto como reforço primário para evitar rupturas abruptas à tração, uma vez que esse material possui baixa capacidade de deformação. O papel das fibras torna-se mais relevante após a fissuração da matriz cimentícia, pois, nesse momento, elas atuam na resistência à propagação das fissuras, promovendo a transferência de tensões entre suas faces e evitando uma ruptura repentina do compósito. A inclusão de fibras na matriz cimentícia exige que modelos em mesoescala, anteriormente focados apenas na representação explícita dos agregados, passem a incluir uma distribuição realista de fibras, considerando sua orientação e distribuição. Nesse contexto, o proponente e seus colaboradores desenvolveram um modelo com representação discreta e explícita das fibras de aço para a descrição da falha desse tipo de compósito.Os modelos numéricos multiescala desenvolvidos recentemente pelo proponente desta pesquisa e seus colaboradores demonstraram grande potencial para descrever o complexo processo de falha do concreto simples e do concreto reforçado com fibras de aço. No entanto, um dos principais desafios deste projeto consiste em aprimorar esses modelos, incorporando a definição dos agregados graúdos a partir de imagens de micro-CT e CT, além de integrar, em um mesmo modelo, a representação combinada de agregados graúdos e fibras de aço. O modelo numérico adotado fará uso da técnica de fragmentação de malha de elementos finitos para descrever a formação e propagação das fissuras, além de elementos finitos de acoplamento para modelar a interação fibra/matriz.Ao final da pesquisa, espera-se obter um modelo numérico com uma representação mais realista do processo de falha desse tipo de compósito.