Caracterização e modelagem numérica do comportamento não linear do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras metálicas
| Ano de defesa: | 2021 |
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Resumo: | This work had as main objectives the development and experimental characterization of the mechanical behavior of high-performance concretes. In this sense, ultra-high performance concrete mixes ( fck = 150 MPa) reinforced with metallic fibers were developed. Fiber contents ranged from 0%, 1% and 2%. To ensure good performance and high durability, the lines were produced by optimizing the particle size structure and using third-generation additives. Metakaolin, which is considered a secondary cementitious material, was also used. Metakaolin fills the gaps between the cement grains. The experimental program developed in this work aimed to obtain the fundamental constitutive properties for non-linear numerical analysis. Through experimental tests, properties such as static and dynamic modulus of elasticity, compressive strength, direct and indirect tensile strength, fracture energy, flexural modulus and the ductile tensile damage curve were obtained. Thus, the physical nonlinearity was obtained to validate the numerical modeling. After the end of the experimental program, numerical modeling via finite elements of the tests of direct traction and four-point bending in the software ABAQUS was carried out using the constitutive model Concrete Damaged Plasticity (CDP). Based on the results, it can be stated that the material has high resistance to compression and traction, high durability and high modulus of elasticity. It was noticed that the numerical models were able to satisfactorily represent the physical non-linearity of the material, in this sense, the constitutive model CDP can be used successfully in the representation of the behavior of high-performance concrete. |
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França, Luis Henrique PereiraCabral, Antonio Eduardo BezerraMedeiros Júnior, Marcelo Silva2021-11-24T11:27:38Z2021-11-24T11:27:38Z2021FRANÇA, Luis Henrique Pereira. Caracterização e modelagem numérica do comportamento não linear do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras metálicas. 2021. 156 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil, Fortaleza, 2021.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/62418This work had as main objectives the development and experimental characterization of the mechanical behavior of high-performance concretes. In this sense, ultra-high performance concrete mixes ( fck = 150 MPa) reinforced with metallic fibers were developed. Fiber contents ranged from 0%, 1% and 2%. To ensure good performance and high durability, the lines were produced by optimizing the particle size structure and using third-generation additives. Metakaolin, which is considered a secondary cementitious material, was also used. Metakaolin fills the gaps between the cement grains. The experimental program developed in this work aimed to obtain the fundamental constitutive properties for non-linear numerical analysis. Through experimental tests, properties such as static and dynamic modulus of elasticity, compressive strength, direct and indirect tensile strength, fracture energy, flexural modulus and the ductile tensile damage curve were obtained. Thus, the physical nonlinearity was obtained to validate the numerical modeling. After the end of the experimental program, numerical modeling via finite elements of the tests of direct traction and four-point bending in the software ABAQUS was carried out using the constitutive model Concrete Damaged Plasticity (CDP). Based on the results, it can be stated that the material has high resistance to compression and traction, high durability and high modulus of elasticity. It was noticed that the numerical models were able to satisfactorily represent the physical non-linearity of the material, in this sense, the constitutive model CDP can be used successfully in the representation of the behavior of high-performance concrete.Este trabalho teve como objetivos principais o desenvolvimento e a caracterização experimental do comportamento mecânico de concretos de alta performance. Nesse sentido, foram desenvolvidos traços de concreto de ultra-alto desempenho ( fck = 150 MPa), reforçados com fibras metálicas. Os teores de fibra variaram de 0%, 1% e 2%. Para garantir um bom desempenho e a elevada durabilidade, os traços foram produzidos por meio da otimização da estrutura granulo- métrica e utilização de aditivos de terceira geração. Também foi utilizado o metacaulim, que é considerado um material cimentício secundário. O metacaulim preenchem os vazios existentes entre os grãos de cimento. O programa experimental desenvolvido, neste trabalho, teve como objetivo obter as propriedades constitutivas fundamentais para análise numérica não-linear. Foram obtidos, por meio de ensaios experimentais, propriedades como o módulo de elasticidade estático e dinâmico, resistência à compressão, à tração direta e indireta, energia de fratura, módulo de flexão e a curva de dano dúctil à tração. Desse modo, a não-linearidade física foi obtida para validação da modelagem numérica. Após o término do programa experimental foram realizadas modelagens numéricas via elementos finitos dos ensaios de tração direta e flexão de quatro pontos no software ABAQUS utilizando o modelo constitutivo Concrete Damaged Plasticity (CDP). Com base nos resultados, pode-se afirmar que, o material apresenta elevada resistência à compressão e à tração, elevada durabilidade e alto módulo de elasticidade. Percebeu-se que as modelagens numéricas conseguiram representar satisfatoriamente a não-linearidade física do ma- terial, nesse sentido, o modelo constitutivo CDP pode ser utilizado com sucesso na representação do comportamento do concreto de alta performance.Concreto de ultra alto desempenhoNão linearidade físicaDano contínuoCaracterização mecânicaConcrete damaged plasticityCaracterização e modelagem numérica do comportamento não linear do concreto de ultra-alto desempenho reforçado com fibras metálicasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/62418/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54ORIGINAL2021_dis_lhpfrança.pdf2021_dis_lhpfrança.pdfapplication/pdf13069035http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/62418/3/2021_dis_lhpfran%c3%a7a.pdf63624cca22f7867978290b17ba427ce2MD53riufc/624182022-05-31 09:30:08.13oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2022-05-31T12:30:08Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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