Modelagem computacional da distribuição e orientação de fibras de aço em CRF. - Silva, André Peres da (2023)
Este trabalho apresenta uma nova formulação numérica para a distribuição e orientação das fibras em elementos de Concreto Reforçado com Fibras de Aço (CRFA) baseada em resultados experimentais presentes na literatura. O modelo proposto considera diversos aspectos, como ponto de concretagem, efeito parede e segregação de fibras. Simulações numéricas foram feitas para verificar a influência da distribuição e orientação das fibras na resposta mecânica de ensaios de flexão em três pontos (EN 14651), flexão em quatro pontos e punção em lajes, utilizando-se um modelo em elementos finitos com representação discreta e explícita das fibras de aço. Foi empregado um modelo constitutivo para o concreto baseado na mecânica do dano contínuo, enquanto que o comportamento das fibras foi representado por um modelo elastoplástico. A interface fibra-matriz foi descrita por um modelo de dano utilizando parâmetros de bond-slip calibrados com base em ensaios experimentais. Ensaios EN 14651 foram simulados numericamente variando-se o ângulo médio de inclinação das fibras e os resultados numéricos foram utilizados para o dimensionamento de vigas de CRFA ao esforço cortante de acordo com o fib Model Code 2010. Os resultados mostraram que pode haver uma diferença de cerca de 19% de resistência ao cortante, apenas com a variação da orientação das fibras no ensaio de flexão em três pontos. Vigas de concreto com armadura de flexão, sem estribos e com fibras de aço foram simuladas numericamente, utilizando-se diferentes níveis de segregação de fibras. Os resultados mostraram que as fibras proporcionaram maior ductilidade às vigas e a segregação de fibras induziu à formação de uma quantidade maior de fissuras. Ensaios de punção em lajes foram simulados numericamente utilizando-se distribuições uniformes e não uniformes definidas pelo ponto de concretagem, bem como com ou sem segregação de fibras. Os resultados mostraram que as lajes concretadas pelo centro apresentaram resistência maior que as concretadas pelo canto, que por sua vez apresentaram resistência maior do que as lajes com distribuição uniforme de fibras. Além disso, a segregação de fibras proporcionou maior resistência às lajes.