Fissuração e efeito de enrijecimento à tração em elementos de CRFA através de modelagem numérica.
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Publication Date: | 2025 |
Format: | Master thesis |
Language: | por |
Source: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP |
Download full: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-14032025-085922/ |
Summary: | O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) surgiu como um material inovador na construção civil devido às suas superiores propriedades mecânicas em comparação com o concreto convencional. Dentre os métodos de avaliação, os ensaios de enrijecimento à tração fornecem informações valiosas resultantes da interação entre o reforço e o concreto. Os resultados ajudam a quantificar o efeito do enrijecimento à tração, no qual o concreto entre fissuras continua a suportar tensões de tração, contribuindo para uma avaliação mais precisa do desempenho estrutural e possíveis melhorias no projeto. Neste sentido, esta pesquisa investiga o efeito do enrijecimento à tração em CRFA por meio de modelagem numérica bidimensional baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF). Foram desenvolvidos modelos numéricos utilizando a técnica de fragmentação de malha e elementos finitos de acoplamento para descrever a interação entre os reforços e a matriz. Os resultados foram validados com dados da literatura e demonstram como as forças, tensões e aberturas de fissuras evoluem ao longo da análise, destacando as melhorias proporcionadas pela presença das fibras. Os resultados confirmam que a metodologia numérica baseada na técnica de fragmentação de malha e no acoplamento de elementos finitos prevê com precisão o efeito do enrijecimento à tração e se mostra uma ferramenta valiosa para pesquisas futuras, fornecendo suporte para aplicações em projetos estruturais. |
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Fissuração e efeito de enrijecimento à tração em elementos de CRFA através de modelagem numérica.Cracking behavior and tension stiffening effect on SFRC members through numerical modeling.Concreto reforçado com fibras de açoCoupling finite elementsElementos finitos de acoplamentoEnrijecimento à traçãoEnsaio à traçãoFragmentação de malhaMesh fragmentationSteel fiber reinforced concreteTension stiffeningTension testO concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) surgiu como um material inovador na construção civil devido às suas superiores propriedades mecânicas em comparação com o concreto convencional. Dentre os métodos de avaliação, os ensaios de enrijecimento à tração fornecem informações valiosas resultantes da interação entre o reforço e o concreto. Os resultados ajudam a quantificar o efeito do enrijecimento à tração, no qual o concreto entre fissuras continua a suportar tensões de tração, contribuindo para uma avaliação mais precisa do desempenho estrutural e possíveis melhorias no projeto. Neste sentido, esta pesquisa investiga o efeito do enrijecimento à tração em CRFA por meio de modelagem numérica bidimensional baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF). Foram desenvolvidos modelos numéricos utilizando a técnica de fragmentação de malha e elementos finitos de acoplamento para descrever a interação entre os reforços e a matriz. Os resultados foram validados com dados da literatura e demonstram como as forças, tensões e aberturas de fissuras evoluem ao longo da análise, destacando as melhorias proporcionadas pela presença das fibras. Os resultados confirmam que a metodologia numérica baseada na técnica de fragmentação de malha e no acoplamento de elementos finitos prevê com precisão o efeito do enrijecimento à tração e se mostra uma ferramenta valiosa para pesquisas futuras, fornecendo suporte para aplicações em projetos estruturais.Steel fiber reinforced concrete (SFRC) has emerged as an innovative material in civil construction due to its superior mechanical properties compared to conventional concrete. Among the evaluation methods, tension stiffening tests stand out as an important experimental test for assessing the behavior of cracked concrete under tension in the presence of conventional reinforcement. In this regard, this research investigates the effect of tension stiffening in SFRC through two-dimensional numerical modeling based on the Finite Element Method (FEM). Numerical models were developed using the mesh fragmentation technique and coupling finite elements to describe the interaction between the reinforcement and the matrix. The results were validated with data from the literature and demonstrate how forces, stresses, and crack openings evolve throughout the analysis, highlighting the improvements provided by the presence of fibers. The results confirm that the numerical methodology based on the mesh fragmentation technique and finite element coupling accurately predicts the tension stiffening effect and proves to be a valuable tool for future research, providing support for structural design applications.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPJúnior, Luís Antônio Guimarães BitencourtBascopé Careaga, Rodolfo2025-01-24info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-14032025-085922/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-03-20T11:03:02Zoai:teses.usp.br:tde-14032025-085922Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-03-20T11:03:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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O concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) surgiu como um material inovador na construção civil devido às suas superiores propriedades mecânicas em comparação com o concreto convencional. Dentre os métodos de avaliação, os ensaios de enrijecimento à tração fornecem informações valiosas resultantes da interação entre o reforço e o concreto. Os resultados ajudam a quantificar o efeito do enrijecimento à tração, no qual o concreto entre fissuras continua a suportar tensões de tração, contribuindo para uma avaliação mais precisa do desempenho estrutural e possíveis melhorias no projeto. Neste sentido, esta pesquisa investiga o efeito do enrijecimento à tração em CRFA por meio de modelagem numérica bidimensional baseada no Método dos Elementos Finitos (MEF). Foram desenvolvidos modelos numéricos utilizando a técnica de fragmentação de malha e elementos finitos de acoplamento para descrever a interação entre os reforços e a matriz. Os resultados foram validados com dados da literatura e demonstram como as forças, tensões e aberturas de fissuras evoluem ao longo da análise, destacando as melhorias proporcionadas pela presença das fibras. Os resultados confirmam que a metodologia numérica baseada na técnica de fragmentação de malha e no acoplamento de elementos finitos prevê com precisão o efeito do enrijecimento à tração e se mostra uma ferramenta valiosa para pesquisas futuras, fornecendo suporte para aplicações em projetos estruturais. |
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