00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Tese
Título: Contribuição ao dimensionamento de pórticos de concreto reforçado com fibras de aço a partir de análise numérica
Autor(es): Correia, Vinicius Costa
Primeiro Orientador: Barboza, Aline da Silva Ramos
metadata.dc.contributor.referee1: Lima Junior, Eduardo Toledo de
metadata.dc.contributor.referee2: Lazzari, Paula Manica
metadata.dc.contributor.referee3: Vanderlei, Romel Dias
metadata.dc.contributor.referee4: Buttignol, Thomaz Eduardo Teixeira
Resumo: As fibras são conhecidas por melhorarem o desempenho do concreto no comportamento pósfissuração, particularmente em termos de propriedades mecânicas, como resistência à tração, capacidade à flexão e tenacidade. O efeito de ponte de transferência de tensões das fibras de aço e o confinamento provocado por elas, alteram a redistribuição de momentos nos pórticos. Nesse contexto, este trabalho objetiva contribuir com o dimensionamento de pórticos de concreto reforçado com fibras de aço (CRFA) a partir de análise numérica, por meio da aplicação da ABNT NBR 16935 (2021). A representação do modelo constitutivo do CRFA é feita por meio do modelo de dano plástico Concrete Damaged Plasticity (CDP), um modelo que é capaz de reproduzir o comportamento não linear do compósito. Para garantir a aplicabilidade do modelo, realiza-se uma validação numérica, reproduzindo no ABAQUS ensaios de vigas e pórticos testados experimentalmente. Inicialmente, a validação numérica foi realizada a partir da simulação das vigas de CRFA testadas experimentalmente por Conforti et al. (2018) e Buttignol et al. (2017). Em seguida, foi realizada a simulação dos pórticos de concreto armado testados experimentalmente por Cranston (1965) e por Li et al. (2022). Posteriormente, os mesmos pórticos foram analisados com a adição de fibras de aço. Por fim, foram analisados numericamente pilares de concreto armado e de CRFA submetidos à compressão centrada e compressão excêntrica. De modo geral, os resultados numéricos indicam uma boa correlação com os resultados experimentais, validando a metodologia proposta neste trabalho. Nos pórticos de CRFA, as fibras de aço aumentaram a rigidez da ligação viga-pilar, o que levou a uma mudança na redistribuição de momentos. Os nós de pórtico de CRFA passaram a resistir a um momento fletor maior, e com uma rotação menor, em comparação com o pórtico de concreto armado. A adição das fibras de aço também permitiu a redução da armadura longitudinal da viga e melhorou o desempenho do pilar, principalmente em relação aos esforços de tração. No entanto, a adição das fibras não resultou em aumento da capacidade de carga e ductilidade dos pilares. Já em relação ao comportamento ao cisalhamento das vigas, para os dois volumes de fibras estudados, foi confirmada a possibilidade de substituição parcial ou integral da armadura transversal. Também foi evidenciada a importância do uso de uma armadura mínima de flexão nas vigas de CRFA, apesar da ABNT NBR 16935 (2021) permitir a substituição total da armadura convencional.
Abstract: Fibers are known to improve the performance of concrete in post-cracking behavior, particularly in terms of mechanical properties such as tensile strength, flexural capacity, and toughness. The stress transfer bridging effect of the steel fibers and the confinement caused by them alter the moment redistribution in the frames. In this context, this study aims to contribute to the design of steel fiber-reinforced concrete (SFRC) frames based on numerical analysis by applying the ABNT NBR 16935 (2021). The constitutive relationship of SFRC is made by means of the plastic damage model Concrete Damaged Plasticity (CDP), when a nonlinear behavior of the composite is adopted. To validate the applicability of the model, a numerical validation was performed, reproducing in ABAQUS the beams and frames tested experimentally. Initially, the numerical validation was carried out by simulating the SFRC beams tested experimentally by Conforti et al. (2018) and Buttignol et al. (2017). Next, the reinforced concrete frames tested experimentally by Cranston (1965) and Li et al. (2022) were simulated. Subsequently, the same frames were analyzed with the addition of steel fibers. Finally, reinforced concrete and SFRC columns subjected to centric and eccentric compression were analyzed numerically. In general, the numerical results indicate a good correlation with the experimental results, thus validating the methodology proposed in this work. In the SFRC frames, the steel fibers increased the stiffness of the beam-column joint, leading to a change in the moment redistribution. The SFRC frame nodes began to resist a higher bending moment, and with a smaller rotation, compared to the reinforced concrete frame. The addition of steel fibers also allowed for the reduction of longitudinal reinforcement in the beam and improved the performance of the column, especially regarding tensile forces. However, the addition of fibers did not increase the load capacity and ductility of the columns. Regarding the shear behavior of the beams, for the two volumes of fibers studied, the possibility of partially or totally replacing the transverse reinforcement was confirmed. The importance of using a minimum amount of flexural reinforcement in SFRC beams was also highlighted, even though the ABNT NBR 16935 (2021) allows the total replacement of conventional reinforcement.
Palavras-chave: Concreto reforçado com fibras de aço
Dimensionamento de estruturas.
Pórticos
Modelagem numérica
Método dos elementos finitos
Steel fiber-reinforced concrete
Sizing
Frame
Numerical modeling
Finite element method
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: CORREIA, Vinicius Costa. Contribuição ao dimensionamento de pórticos de concreto reforçado com fibras de aço a partir de análise numérica. 2026. 231 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/17839
Data do documento: 13-fev-2025
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