Modelagem computacional do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras de aço com representação discreta e explícita das fibras

• Processo: 25/22156-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Luís Antônio Guimarães Bitencourt Júnior
• Beneficiário: Letícia Gorgulho Gritti
• 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): Fibra de aço Estruturas de concreto
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: elemento finito de acoplamento | Fibras de Aço | fragmentação de malha | interação fibra-matriz | Propagação de fissuras | Uhpfrc | Estruturas de concreto

Resumo

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. Apesar de sua potencialidade como material estrutural, ainda há um ceticismo no mercado sobre seu emprego que está diretamente relacionado à variabilidade apresentada por ensaios experimentais de laboratório realizados em elementos estruturais e ensaios de caracterização do material. Além disso, sabe-se que o comportamento do compósito pode ser influenciado por diversos parâmetros, como a estrutura da matriz de concreto; material, forma e geometria da fibra; teor de fibra; distribuição das fibras e estrutura de interface fibra/matriz. Neste mesmo contexto e como uma alternativa à produção de elementos estruturais mais esbeltos, surgiu o concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras de aço (UHPFRC), que possui uma resistência muito superior ao concreto convencional e um teor de fibras de pelo menos 2% em volume. Apesar de seu custo elevado, é muito promissor em aplicações estruturais que exigem um elevado comportamento mecânico do material.Com base no exposto acima, este projeto de pesquisa de iniciação científica visa adaptar um modelo computacional com representação discreta e explícita das fibras de aço desenvolvido pelo proponente desta pesquisa e colaboradores para a descrição da formação e propagação de fissuras no UHPFRC. Neste sentido, o modelo será adaptado para contemplar distribuições típicas de fibras para altos teores de adição e a descrição da interação fibra/matriz de alta resistência. A calibração do modelo será realizada a partir de resultados experimentais de caracterização do material que vem sendo desenvolvido no contexto do Auxílio à Pesquisa Projeto Inicial \pi (Projeto FAPESP # 2022/03179-0).Ao final da pesquisa, espera-se obter um modelo numérico com uma representação mais realista do processo de falha desse tipo de compósito.