Implementação Computacional do Modelo de Acoplamento Corrosão-Fissuração em Estruturas de Concreto Armado

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Data

2022

Autores

Limberger, Adriana E.

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Resumo

Este trabalho apresenta como objetivo a implementação computacional do modelo de acoplamento de corrosão-fissuração em estruturas de concreto armado, de maneira a identificar as limitações e potencialidades do modelo e propor melhorias à formulação. A implementação é realizada através de um elemento finito de usuário compatível com o software comercial Abaqus™, utilizando sub-rotinas em Fortran associadas à ferramenta UEL (User Element). O modelo de acoplamento contempla a corrosão por pites, pela ação de íons cloreto, independente dos modelos de corrosão, através de uma formulação para a taxa de corrosão normalizada (Função de Unificação O). Já a danificação é representada pela Teoria do Dano Concentrado, que inclui a variável de dano, associando-a à elastoplasticidade com encruamento cinemático linear. As variáveis internas de dano (fissuração), rotação plástica e corrosão são representadas utilizando o conceito de rótulas inelásticas. O método utilizado para a implementação computacional do modelo consiste em quatro etapas de desenvolvimento progressivo da rotina, junto a comparações e validações com exemplos da literatura. Inicia-se com o desenvolvimento da rotina para um modelo elástico (etapa 1), seguindo para um modelo elastoplástico com encruamento cinemático linear (etapa 2). A seguir, adiciona-se a variável de dano (etapa 3), e finalmente a variável de corrosão (etapa 4), finalizando a descrição completa do modelo. As rotinas foram validadas através de comparações com resultados experimentais disponíveis na literatura, e foram realizadas aplicações com exemplos acadêmicos. Como principal potencialidade, observou-se a possibilidade de aplicar o modelo simplificadamente para estruturas complexas da Engenharia Civil. Como principal limitação, observou-se que existem poucos trabalhos experimentais que analisam o acoplamento da corrosão com a fissuração ao longo do tempo, o que torna dificultado o aprimoramento do modelo. Concluiu-se também que a rotina de usuário compilada junto ao Abaqus apresenta a potencialidade de associação com métodos estatísticos, o que se apresenta como uma boa alternativa quando se fala de um fenômeno que possui incertezas inerentes, como a corrosão.

Descrição

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como parte integrante dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.

Palavras-chave

Corrosão por íons cloreto, Mecânica do dano, Rótula plástica, Análise por elementos finitos, Estrutura de concreto armado, Elemento finito de usuário

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