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aurich, Mauren. Modelo da ligação entre concreto e armadura na análise de estruturas de concreto pelo método dos elementos finitos. Orientação de Américo Campos Filho.131f. Dissertação (Pós-graduação em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2001.
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Resumo

Este trabalho apresenta um modelo computacional para análise tridimensional de peças de concreto armado, utilizando o método dos elementos finitos. São utilizados modelos constitutivos elasto-viscoplásticos para representar o comportamento dos materiais, quando submetidos a cargas de curta ou longa duração. Se a estrutura está submetida a cargas de curta duração, o modelo desenvolvido fornece, quando alcançado o estado estável, a solução do problema elastoplástico. Em contrapartida, se a estrutura está submetida a cargas de longa duração, o modelo pode representar o comportamento viscoelástico com envelhecimento do concreto. Foi utilizado um modelo de camadas superpostas para assegurar uma representação adequada do comportamento real do concreto ao longo do tempo. Deste modo, admite-se que o concreto é constituído por um número conveniente de camadas, que apresentam a mesma deformação. Para a fissuração do concreto, utilizou-se um modelo de fissuras distribuídas, que leva em consideração a contribuição do concreto entre fissuras. O objetivo deste estudo é a modelagem da armadura e do reforço nas peças de concreto armado, através de um modelo de aderência entre o concreto e o material adjacente. A armadura é introduzida no modelo como uma linha de material mais rígido dentro do elemento de concreto. E, a consideração da degradação da aderência é realizada através de um modelo onde os efeitos da aderência imperfeita são incluídos pela introdução de graus de liberdade para os deslocamentos relativos entre os materiais. Os resultados obtidos com este programa computacional são comparados com valores experimentais disponíveis na literatura, visando validar o modelo matemático e a metodologia numérica.

Abstract

This work presents a computational model for the three dimensional analysis of reinforced concrete structures, using the finite element method. Elasto-viscoplastic constitutive models are used to represent the materials’ behavior, under short-term or long-term loading. If the structure is under short-term loading, the developed model provides the solution of the elasto-plastic problem when it reaches the steady state. On the other hand, if the structure is under long-term loading, the model can represent the concrete viscoelastic behavior with aging. An overlay model is included to provide an adequate representation of the real concrete behavior at time. Thus, a concrete representation composed by a suitable number of layers, which have the same deformation, is adopted. A smeared crack model is used for the concrete cracking, which considers the contribution of concrete between cracks (tension stiffening). The aim of this study is the modeling of reinforcement (and strengthened) in concrete structures through a bond-slip model between the concrete and the adjacent material. The reinforcement is inserted into the model as a stiffer material line inside the concrete element. Also, the consideration of adherence debasement is shown through a new model where the effects of bond-slip are included by introducing bond-slip degrees of freedom for the displacements between the materials. The results obtained through this computational program are compared with experimental data available in literature, to validate the mathematical model and the numeric methodology.
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