Análise Computacional de Estruturas de Concreto Submetidas a Condições Extremas Empregando o Modelo de Dano de Mazars

Abstract

O concreto é atualmente um dos materiais mais amplamente empregados na indústria da construção civil, sobretudo no Brasil. Esta larga utilização pode ser justificada principalmente pela simplicidade de seus materiais constituintes – água, areia e cimento – e pela facilidade do processo de produção do material, que é amplamente difundido e dominado em todo o mundo. Em contrapartida, a previsão do comportamento deste material é bastante complicada, uma vez que, quando exposto a condições ambientais extremas – como elevadas temperaturas ou deslocamentos – o concreto sofre alterações em sua microestrutura interna, que implicam em modificações de suas propriedades macroscópicas. Buscando desenvolver um modelo capaz de representar o comportamento do concreto, implementou-se uma sub-rotina – chamada UMAT, em referência a user material – desenvolvida em FORTRAN, na qual o dano de Mazars é aplicado ao material para descrever a perda de resistência mecânica do mesmo quando submetido à situações extremas, como descrito anteriormente. Este modelo considera que uma estrutura começa a ser danificada quando a deformação positiva sofrida pela mesma supera um determinado valor limite, definido pelo ensaio de tração uniaxial. Ou seja, neste modelo, a degradação ocorre pela microfissuração da estrutura. A partir dessa hipótese, define-se o dano como uma variável escalar – que pode variar de 0 a 1 – e sua influência na deterioração do material como uma redução do módulo de Young do mesmo. As análises foram realizadas a partir do programa comercial de elementos finitos ABAQUS, que permite ao usuário descrever e modificar modelos constitutivos específicos. Os resultados obtidos foram satisfatórios, validando a sub-rotina desenvolvida.