Análise numérica do comportamento de vigas em concreto armado reforçadas com laminados de PRFC via método dos elementos finitos

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Cogo, Nathália Flores
• Orientador(a): Braun, Alexandre Luis, Lazzari, Paula Manica
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Vigas de concreto armado; Reforço de estruturas; Polímeros reforçados com fibras; Elementos finitos
• Palavras-chave em Inglês: Structural reinforcement; CFRP laminates; Finite Element Method (FEM); Contact elements
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/291665

Os Polímeros Reforçados com Fibras de Carbono (PRFC) têm se destacado como um material com grande potencial para aplicação em reforço estrutural, devido às suas excelentes propriedades mecânicas, peso reduzido e, principalmente, à sua natureza não corrosiva. A principal técnica de aplicação do PRFC é a técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement), que consiste na colagem externa desse material à estrutura por meio de uma resina, podendo o reforço ser aplicado sob a forma de laminado ou manta. Embora esse sistema de reforço aumente significativamente a resistência final da peça, ele tem pouco impacto na carga de fissuração e no comportamento sob cargas de serviço. Além disso, o sistema pode falhar prematuramente devido ao descolamento do laminado, não aproveitando plenamente a resistência desse material. Nesse contexto, a protensão dos laminados de PRFC tem surgido como uma forma de remediar essas questões. A compreensão do comportamento dos elementos estruturais envolvidos nesse sistema de reforço exige análises refinadas, como os métodos numéricos baseados no Método dos Elementos Finitos (MEF). Nesse sentido, a presente pesquisa teve como objetivo principal analisar numericamente o comportamento de vigas em concreto armado reforçadas à flexão com laminados de PRFC pela técnica EBR, utilizando o MEF por meio do software ANSYS. Para isso, foram realizadas modelagens computacionais de vigas baseadas em estudos experimentais alinhados com a abordagem da pesquisa. O modelo numérico proposto considerou as não-linearidades físicas e geométricas dos materiais envolvidos, com ênfase no comportamento da interface entre a viga e o reforço por meio da implementação de elementos de contato e do Modelo de Zona Coesiva Bilinear disponibilizados pelo software. Essas considerações foram fundamentais nas análises, uma vez que o deslizamento na interface concreto/reforço é o modo de ruptura predominante em vigas reforçadas com laminados de PRFC. Os resultados das análises demonstram que o modelo numérico desenvolvido é capaz de prever adequadamente o comportamento de vigas reforçadas com laminados de PRFC. Em relação às vigas reforçadas com laminados de PRFC protendidos, foram realizadas análises numéricas preliminares considerando a aderência perfeita na interface entre o concreto e o reforço. Contudo, é necessário ajustar esse modelo inicial para viabilizar uma análise completa do comportamento de vigas reforçadas com essa técnica de reforço.