Modelagem física e computacional de estruturas de concreto reforçadas com CFRP.

• Main Author: André Luís Gamino
• Other Authors: Túlio Nogueira Bittencourt
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2007
• Subjects: Análise experimental de estruturas; Análise numérica; Método dos elementos finitos; Experimental analysis of structures; Finite element method; Numerical analysis
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-27062007-181359/

A proposta central desta tese é o desenvolvimento de estratégias de modelagem computacional de estruturas de concreto reforçadas com CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). Foram utilizados neste estudo os programas computacionais DIANA (plataforma comercial), QUEBRA2D e FEMOOP (plataformas acadêmicas de desenvolvimento). Em cada um dos programas foram implementados ou utilizados modelos constitutivos existentes apropriados para cada fase do sistema estrutural. Implementaram-se modelos constitutivos apropriados para o concreto, para as armaduras de aço, para os polímeros FRP e suas interfaces, a fim de representar o sistema estrutural reforçado com os compósitos. Elementos finitos de interface e de barras de treliça foram implementados (formulações discreta e incorporada) para a representação numérica das armaduras e dos compósitos, bem como de suas interfaces com o concreto. Em complementação às análises numéricas desenvolveram-se ensaios experimentais de vigas de concreto armado reforçadas com fibras de carbono - flexão e cisalhamento - de seção transversal retangular e \"T\". Esses ensaios, assim como outros disponíveis na literatura, são essenciais para uma melhor interpretação sobre a eficiência do reforço e também para a validação da capacidade de modelagem numérica desenvolvida. Foram avaliadas as eficiências dos sistemas de compósitos de fibra de carbono aplicados em reforços de vigas submetidas à flexão e ao cisalhamento, bem como os seus mecanismos de colapso mediante a aplicação de carregamentos monotônicos. Complementarmente, efetuaram-se análises comparativas com os modelos de dimensionamento sugeridos por diferentes normas técnicas ou disponíveis na literatura técnica. === The purpose of this thesis is the development of strategies for computational modeling of reinforced concrete structures strengthened with CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer). The software systems DIANA (commercial system), QUEBRA2D and FEMOOP (academic systems) have been utilized. In each program appropriate constitutive models have been implemented or existing ones used for representing each phase of the structural system. Appropriate constitutive models for concrete, rebars, CFRP reinforcement and bond-slip interfaces have been implemented and adjusted to represent the behavior of the composite system. Interface and truss finite elements have been implemented (discrete and embedded approaches) to represent rebars and CFRP\'s, as well their interfaces with concrete. An experimental study of reinforced concrete beams with rectangular and \"T\" cross sections strengthened with CFRP - under bending and shear - have been realized to complement the numerical study. These tests, as well as others available in the literature, are very useful for a better understanding of the strengthening capacity of the CFRP\'s and also for the validation of the proposed computational modeling. The efficiency of CFRP systems for bending and shear strengthening has been evaluated, as well as the collapse mechanisms observed under monotonic loads. In addition comparative analyses with design models prescribed by different codes of practice and others proposed in the literature have been carried out.