Modelo numérico para análise do comportamento mecânico do concreto

Abstract

As estruturas de concreto desempenham um papel significativo na área da construção civil, isso se dá devido à sua durabilidade, resistência e versatilidade. No entanto, estão sujeitas a mecanismos de envelhecimento e deterioração, causadas não somente devido a falhas humanas, mas também pela influência da agressividade ambiental e ações externas não previstas. Dessa forma, se torna essencial realizar avaliações minuciosas para que se consiga entender o desempenho dessas estruturas, e viabilizar as manutenções, ajudando a prolongar a vida útil, e consequentemente reduzir os custos associados a intervenções corretivas. Nas últimas décadas com o intuito de contribuir na avaliação das estruturas vem sendo utilizado o Método dos elementos finitos, passando a complementar os ensaios experimentais, auxiliando na avaliação de problemas mais complexos. Nesse sentido, esse trabalho tem como principal objetivo aplicar o Método dos Elementos finitos para avaliação de estruturas de concreto. Para essa avaliação foi utilizado o modelo numérico Concrete Damaged Plasticity Model (CDP), presente no software ABAQUS. O CDP é baseado na Mecânica do Dano e na Teoria da Plasticidade. O modelo consegue reproduzir vários tipos de simulações, com diferentes condições de carregamento e níveis de deterioração, devido considerar o comportamento não linear do concreto atrelado a propagação do dano no material. Para a análise, foram realizadas modelagens numéricas de ensaio à compressão axial e à tração na flexão de 4 pontos, usando como base dados de ensaios experimentais realizados por Costa (2023), com o intuído de similar e calibrar o modelo para reproduzir e auxiliar nas avaliações dessas estruturas além de identificar a influência dos parâmetros do CDP. Os dados fornecidos se resumiram a dados de força e deslocamento, dessa forma foi utilizado o método de Guo (2014) que transforma tensões e deformações em coordenadas cartesianas moldadas por parâmetros do modelo, que vão facilitar na convergência dos modelos numéricos. Em ambos, os dados foram analisados e comparados levando em consideração a curva força-deslocamento, nos modelos numéricos se percebeu a influência significativa dos parâmetros de viscosidade e módulo de elasticidade. No modelo de compressão axial, foi obtido um modelo representativo apresentando erro de 3,4%, com divergência na fase plástica sem apresentar amolecimento como esperado. Já no modelo de tração à flexão de 4 pontos o modelo numérico conseguiu reproduzir a curva de forca-deslocamento dos ensaios experimentais, apresentando um erro de 16,5%, considerado aceitável, mostrando que o modelo numérico foi calibrado adequadamente.