Comportamento ao arrancamento de fibras de aço: ensaios experimentais, previsões analíticas e modelagem numérica. - Mineiro, Maria Luísa Ribeiro (2022)
O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) é caracterizado pela alta capacidade resistente pós-fissuração, melhorando as características de tenacidade e ductilidade do concreto convencional. Seu comportamento é influenciado principalmente por seus materiais constituintes, por sua dosagem e pela interface fibra/matriz. O ensaio de arrancamento (pullout test) é de grande importância na caracterização da resposta dessa interação, revelando a influência da geometria da fibra no atrito fibra/ matriz e na ancoragem mecânica, e fornecendo resultados que podem ser extrapolados para se estimar o comportamento do compósito como um todo. Dessa forma, o objetivo dessa pesquisa é estudar a interação fibra/matriz cimentícia através de ensaios experimentais, previsões analíticas e análises numéricas do comportamento ao arrancamento das fibras de aço, com o intuito de aprimorar sua utilização em modelos multiescala com representação discreta e explícita da fibra, por meio da adoção de efeitos de ancoragem separados e da consideração do efeito da inclinação da fibra em relação ao plano de fissura. Para isso, foram realizados ensaios laboratoriais com fibras retas e com ganchos alinhadas à carga aplicada, de forma a se obter parâmetros de entrada para a parcela relativa à contribuição dos ganchos dada pela diferença das respostas. Nos corpos de prova no formato dog-bone, duas configurações foram assumidas: uma e quatro fibras, visando reduzir a variabilidade do ensaio. Inicialmente, os resultados experimentais foram comparados aos resultados previstos pelo modelo analítico Diverse Embedment Model (DEM) e pelas simulações numéricas dos ensaios de arrancamento assumindo-se leis de aderência de três estágios ou baseadas no modelo de Laranjeira et al. (2010b), para diferentes inclinações da fibra. Verificou-se a importância da representação explícita dos efeitos de ancoragem nas extremidades das fibras no que diz respeito a diferentes comprimentos incorporados e à maior contribuição desse fator nos mecanismos de arrancamento. Também notaram-se resultados mais compatíveis com os encontrados na literatura ao se prever respostas para diferentes inclinações em relação ao modelo anteriormente adotado. Por fim, os modelos numéricos para a interface foram aplicados em modelos multiescala, incluindo ensaios de flexão em três pontos, conforme EN 14651 (2005), utilizados para obtenção de parâmetros pós-fissuração do CRFA. Os resultados demonstram que a metodologia experimental e multiescala integrada pode ser muito útil para unir as respostas físicas e numéricas de CRFA considerando fibras de aço com ganchos nas extremidades, e que a ferramenta numérica obtida pode contribuir para melhor compreensão dos processos de falha deste tipo de composto.