Análise comparativa de leis de enfraquecimento em modelos de partículas: aplicação a betão

Abstract

A modelação da fratura no betão é bastante complexa. Um modelo numérico para a análise de estruturas de betão deve incorporar ferramentas capazes representar a formação e propagação de fendas, e o efeito destas no comportamento global da estrutura. Nos dias de hoje é possível prever, avaliar e compreender fenómenos de fendilhação no betão através de modelos numéricos, entre eles os modelos detalhados de partículas (MP). Na modelação do betão com um modelo MP, este é entendido como sendo formado por um esqueleto de agregados de vários tamanhos em contacto direto, funcionando a pasta de cimento como um material de enchimento que permite ao esqueleto de agregados suportar forças de tração. Esta dissertação foi realizada recorrendo a um modelo de partículas 2D, baseado no método dos elementos discretos (MED) proposto para o estudo da fratura no betão, através do programa Parmac2D. Após uma sucinta descrição dos fundamentos teóricos do modelo numérico adotado, apresentam-se os algoritmos de geração de provetes de sistemas de partículas aleatórios representativos do betão. Em seguida descrevem-se dois modelos constitutivos do contacto: o modelo de enfraquecimento bilinear e o modelo do tipo microplano. O modelo bilinear é o modelo tradicionalmente adotado em modelos do tipo MP com base no MED. O modelo do tipo microplano foi proposto no âmbito de modelos de partículas com menor grau de discretização (com partículas representativas de agregados de maior tamanho). Compara-se a resposta dos modelos de contacto sob tração e compressão/corte, e posteriormente compara-se a influência na resposta macroscópica. Foram simulados ensaios de compressão simples, tração simples e ensaios de compressão diametral de forma a estudar o comportamento dos sistemas de partículas em termos de deformabilidade e resistência e avaliar a influência dos contactos na reposta macroscópica dos modelos constitutivos. Verifica-se, tal como esperado, que o modelo do tipo microplano apresenta um melhor desempenho, aproximando-se da resposta numérica obtida em modelos mais complexos, cuja resposta é bastante próxima da observada experimentalmente, nomeadamente através de uma resposta pós-pico menos frágil.