[pt] ANÁLISE NUMÉRICA E COMPORTAMENTO MECÂNICO EXPERIMENTAL DE VIGAS DE UHPC COM SEÇÃO TRANSVERSAL OTIMIZADA

Autor: PAULO HENRIQUE MARANGONI FEGHALI
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2024
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Druh dokumentu: TEXTO
DOI: 10.17771/PUCRio.acad.68593
Popis: [pt] O concreto de ultra alto desempenho (UHPC) reforçado com fibras é um material que foi desenvolvido nas últimas décadas para atender à necessidade de estruturas modernas por um material mais resistente e durável. Suas características altamente não lineares tanto na tração quanto na compressão levam a um comportamento complexo. Além disso, a distribuição não homogênea das fibras e a alta resistência à tração, quando comparada ao concreto convencional, resultam em menor ductilidade para vigas de UHPC. A análise de elementos finitos mostra ser uma ferramenta adequada para representar a resposta de elementos estruturais de UHPC, mas a calibragem do modelo deve ser aplicada corretamente e técnicas de modelagem coerentes devem ser usadas para representar corretamente os tramos pós-pico de curvas força-deslocamento para vigas de UHPC submetidas a testes de flexão de quatro pontos. Foi realizada uma extensa caracterização do material tanto em tração quanto em compressão. Testes axiais monotônicos foram conduzidos para obter curvas tensão-deformação na compressão e tensão-abertura de fissura na tração. Testes cíclicos foram realizados para determinar a evolução do dano experimental em compressão e na tração. Esses dados serviram como referência para calibrar modelos uniaxiais e modelos de evolução de dano de acordo com expressões analíticas disponíveis na literatura. Modelos heterogêneos simulando a dispersão do material nas propriedades mecânicas do UHPC ao longo do volume das vigas foram utilizados para obter uma seção transversal que apresentasse resistência otimizada, mantendo a ductilidade desejada. Finalmente, cinco vigas foram testadas, com diferentes formas e porcentagens de reforço, e estratégias de modelagem foram comparadas aos dados experimentais das vigas.
[en] Ultra-high performance concrete is a material which has been developed in the last decades to fulfill modern structures need for a more resistant and durable material. Its highly nonlinear characteristics in both tension and compression leads to a complex behavior. In addition to that, the inhomogeneous distribution of the fibers and the high tensile strength when compared to conventional concrete result in reduced ductility for UHPC beams. Finite element analysis is shown to be an adequate tool to represent UHPC structural element s response but the model calibration must be correctly applied and coherent modeling techniques must be used to correctly model the post-peak branches of load-displacement curves for UHPC beams subjected to four-point load bending tests. An extensive material characterization in both tension and compression was conducted. Monotonic axial tests were conducted to obtain stress-strain curves in compression and stress-crack opening in tension and cyclic tests were made to determine the experimental damage evolution in compression and in tension. These data served as input to calibrate uniaxial models and damage evolution models according to analytical expressions available in the literature. Heterogeneous models simulating the material dispersion of the mechanical properties of the UHPC over structural beams were used to obtain a cross-section that presented optimized resistance while maintaining target ductility. Finally, five beams were tested, with different shapes and reinforcement ratios and the modeling strategies were benchmarked to the beams experimental data.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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