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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Aplicação de modelos híbridos ldem-fem no estudo da resistência à tração do concreto
Autor(es): Carvalho, Arthur Macedo
Primeiro Orientador: Kosteski, Luis Eduardo
Resumo: Quando se busca obter respostas precisas acerca do comportamento do concreto submetido aos processos de dano e fratura por tração, tem-se os ensaios experimentais como a opção mais viável para alcançar tal objetivo. Contudo, com o avanço tecnológico e o crescente número de estudos envolvendo a aplicação de métodos numéricos na resolução de problemas da engenharia, surge a possibilidade do emprego de técnicas complementares capazes de contribuir para um melhor entendimento sobre os resultados obtidos por meio da análise experimental. Devido a isso, o presente trabalho busca validar a aplicação do Método dos Elementos Discretos formado por Barras (LDEM) no estudo do comportamento mecânico do concreto submetido à tração direta e indireta, através da utilização conjunta desse método com o Método dos Elementos Finitos (FEM) na simulação dos ensaios de tração direta, tração por compressão diametral e tração na flexão. Os parâmetros utilizados para representar as propriedades do material simulado foram coletados dos estudos de Silva (2019). A partir disso, foi implementada a aleatoriedade de distribuição das propriedades do material no sólido, para analisar a variabilidade da tenacidade nas amostras modeladas numericamente. Para os três ensaios simulados, foram utilizados dois tipos de abordagens, uma baseada em uma configuração tridimensional e a outra utilizando um modelo bidimensional. Para o ensaio de tração direta, as dimensões finais da amostra representada pelos modelos em 3D e 2D foram, respectivamente, 25 mm x 100 mm x 400 mm e 5 mm x 100 mm x 400 mm. Para o ensaio de compressão diametral, os dois modelos tiveram o mesmo diâmetro de 100 mm, porém comprimentos diferentes, sendo 200 mm para o modelo tridimensional e 5 mm para a configuração em 2D. Já para o ensaio de tração na flexão, o modelo em 3D teve as dimensões de 100 mm x 100 mm x 400 mm, enquanto que o modelo em 2D teve as mesmas dimensões da configuração bidimensional do ensaio de tração direta. Os resultados obtidos com a metodologia adotada foram bastante satisfatórios, tendo em vista que, nos três ensaios simulados, pelo menos um dos modelos empregados foi capaz de obter valores representativos de resistência à tração, além de captar as deformações e os mecanismos de ruptura corretamente, o que contribui de forma positiva para a validação da aplicação do LDEM no estudo do comportamento do concreto submetido à tração. Palavras-chave: Método dos Elementos Discretos formado por Barras; Método dos Elementos Finitos; Abaqus/Explicit; simulações numéricas; resistência à tração do concreto.
Abstract: When accurate answers about the behavior of concrete subjected to the processes of damage and fracture by tensile are wanted, experimental tests are the most viable option to achieve this objective. However, with the technological advance and the growing number of studies involving the application of numerical methods in solving engineering problems, the possibility of using complementary techniques capable of contributing to a better understanding of the results obtained through experimental analysis arises. Due to this, the present work seeks to validate the application of the Lattice Discrete Element Method (LDEM) in the study of the mechanical behavior of concrete subjected to direct and indirect tensile, through the joint use of this method with the Finite Element Method (FEM) in the simulation of direct tensile, splitting and flexural tensile tests. The parameters used to represent the properties of the simulated material were collected from studies by Silva (2019). From this, the random distribution of material properties in the solid was implemented to analyze the variability of toughness in numerically modeled samples. For the three simulated tests, two types of approaches were used, one based on a three-dimensional configuration and the other using a two-dimensional model. For the direct tensile test, the final dimensions of the sample represented by the 3D and 2D models were, respectively, 25 mm x 100 mm x 400 mm and 5 mm x 100 mm x 400 mm. For the splitting test, the two models had the same diameter of 100 mm, but different lengths, being 200 mm for the three-dimensional model and 5 mm for the 2D configuration. As for the flexural tensile test, the 3D model had dimensions of 100 mm x 100 mm x 400 mm, while the 2D model had the same dimensions as the two-dimensional configuration of the direct tensile test. The results obtained with the adopted methodology were quite satisfactory, considering that, in the three simulated tests, at least one of the models used was able to obtain representative values of tensile strength, in addition to correctly capturing the deformations and failure mechanisms, which contributes positively to the validation of the application of LDEM in the study of the behavior of concrete subjected to tensile. Keywords: Lattice Discrete Element Method; Finite Element Method; Abaqus/Explicit; numerical simulations; concrete tensile strength.
Palavras-chave: Engenharia civil
Método dos elementos finitos
Concreto
Civil engineering
Finite element method
Concrete
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Citação: CARVALHO, Arthur Macedo. Aplicação de modelos híbridos LDEM-FEM no estudo da resistência à tração do concreto. Orientador: Luis Eduardo Kosteski. 2022. 90p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia civil) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Civil, Alegrete, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/6912
Data do documento: 8-Mar-2022
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