Modelo constitutivo para concreto reforçado com fibras de aço

Abstract

O concreto é um material que possui grande versatilidade de aplicação em construções e, desde a sua criação, vem tendo significativas modificações tanto na sua forma de produção e aplicação, quanto na sua composição. O motivo para estas constantes modificações é a busca permanente do aperfeiçoamento das propriedades do concreto, ampliando ainda mais o seu espectro de utilização. Neste contexto e, visando principalmente melhorar o seu comportamento frágil perante esforços de tração, a adição de diferentes tipos de fibras surgiu como uma alternativa bastante promissora. Assim, fibras dispersas e concreto passam a formar, juntos, um material composto, o qual, segundo verificagdes experimentais, pode trazer beneficios significativos as construções, sob o ponto de vista estrutural. Este é o caso do concreto reforcado com fibras de ago (CRFA), em cujos ensaios foram observados aumentos importantes de resistência a tração e à compressão biaxial com o incremento da quantidade de fibras adicionadas. Visando uma análise mais profunda deste material, o presente trabalho tem por objetivo o estudo de peças de CRFA através da analise numérica tridimensional via Método dos Elementos Finitos. Para tanto, foi desenvolvido um programa computacional, em linguagem FORTRAN 90/95, com o intuito de modelar o comportamento de estruturas executadas com este material. Com base em estudos anteriores, foi implementado no programa um modelo constitutivo capaz de simular o comportamento do concreto com a preseçga das fibras. A representação do comportamento dos materiais foi feita através de um modelo elastoplastico, sendo analisadas estruturas sob condições de carregamento estatico de curta duração. Especificamente para a determinação do comportamento do concreto com fibras, utilizou-se uma variante da superficie de ruptura de Willam-Warnke que considera a presenga das fibras através da alteração do seu meridiano de tração. Além disso, a fissuração do concreto foi representada pelo modelo de fissuras distribuidas, o qual leva em consideração a contribuigdo da matriz entre fissuras. Dados experimentais disponiveis na literatura são apresentados para efeito de comparação com os resultados obtidos através do programa computacional desenvolvido, visando, desta forma, validar o modelo matemético e a metodologia numérica empregados.