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SIMULAÇÃO DE FISSURAÇÃO RADIAL UTILIZANDO ELEMENTOS ENRIQUECIDOS

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Academic year: 2021

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SIMULAC

¸ ˜

AO DE FISSURAC

¸ ˜

AO RADIAL UTILIZANDO ELEMENTOS

ENRIQUECIDOS

D. Dias-da-Costa1∗, J. Veludo2, J. Alfaiate3e E. J ´ulio3

1: INESCC, DEC Universidade de Coimbra, P´olo 2 2: ICIST, DEC Inst. Polit´ecnico de Leiria, Campus 2

3: ICIST, DEC Universidade T´ecnica de Lisboa

e-mail: dcosta@dec.uc.pt, joao.veludo@ipleiria.pt, alfaiate@civil.ist.utl.pt, ejulio@dec.uc.pt

Palavras - chave: Fissurac¸˜ao Radial, Descontinuidades Discretas, Modelo Axissim´etrico, Des-continuidade Forte, Fissura Coesiva

Resumo. Existem v´arias situac¸˜oes em que se verifica o desenvolvimento de fissuras radiais que podem levar `a rotura por splitting em elementos de bet˜ao. Alguns exemplos incluem: i) condutas de bet˜ao com press˜ao interna elevada; e ii) var˜oes de ac¸o nervurados em vigas de bet˜ao armado sujeitos a tens˜oes de aderˆencia elevadas. Observa-se, neste ´ultimo caso, a formac¸˜ao de um modelo em cone escora-tirante, ao longo do var˜ao, induzido pela presenc¸a das nervuras. Quando a componente circunferencial da tens˜ao ultrapassa a capacidade resistente do bet˜ao `a tracc¸˜ao, h´a formac¸˜ao e propagac¸˜ao de fissuras radiais em ambas as situac¸˜oes. Existem abordagens anal´ıticas capazes de simular as situac¸˜oes anteriormente descritas recor-rendo a um modelo de an´eis de bet˜ao. Estas abordagens apresentam limitac¸˜oes, nomeadamente por n˜ao avaliarem a evoluc¸˜ao da fissura ao longo da espessura do elemento. Neste artigo, apresenta-se uma contribuic¸˜ao no sentido de incluir este aspecto, i.e., de permitir a simulac¸˜ao num´erica da rotura por propagac¸˜ao de fissuras radiais. Utiliza-se uma abordagem forte de fenda discreta para embeber fissuras coesivas num corpo axissim´etrico. Os saltos circunferen-ciais s˜ao considerados constantes, por simplicidade, no interior de cada elemento finito, sendo transferidos para elementos vizinhos atrav´es de movimento de corpo r´ıgido. A formulac¸˜ao obtida ´e sim´etrica no caso de se adoptarem leis constitutivas igualmente sim´etricas.

Prova-se atrav´es de exemplos num´ericos: i) a ausˆencia de stress locking; e ii) a independˆencia da malha. Estabelece-se tamb´em comparac¸˜ao com duas abordagens anal´ıticas existentes. Por ´ultimo, simulam-se condutas de bet˜ao, com e sem armadura, sujeitas a press˜ao interna cres-cente, verificando-se boa concordˆancia at´e `a rotura com os valores experimentais.

(2)

1 ENQUADRAMENTO

O desenvolvimento de fissuras radiais pode, em v´arias situac¸˜oes, levar `a rotura por splitting em elementos de bet˜ao, e.g. i) condutas de bet˜ao com press˜ao interna consider´avel e ii) var˜oes de ac¸o nervurados de vigas de bet˜ao armado sujeitos a tens˜oes de aderˆencia elevadas.

Algumas abordagens anal´ıticas permitem simular a presenc¸a deste tipo de fissurac¸˜ao [1–3], no entanto, por reduzirem o problema a um anel que se repete em profundidade, estas abordagens n˜ao s˜ao capazes de descrever o desenvolvimento das fissuras ao longo do eixo longitudinal do provete. Al´em disso, s˜ao de aplicac¸˜ao ´e muito restrita devido a simplificac¸˜oes decorrentes da sua formulac¸˜ao.

Este artigo apresenta uma formulac¸˜ao num´erica para a simulac¸˜ao da rotura por splitting com desenvolvimento de fissuras radiais. Adopta-se uma abordagem de fissura discreta para em-beber fissuras coesivas longitudinais num corpo axissim´etrico. Os saltos circunferenciais s˜ao considerados constantes em cada elemento enriquecido e s˜ao transmitidos por movimento de corpo r´ıgido aos elementos vizinhos. A formulac¸˜ao ´e variacionalmente justificada.

Nesta secc¸˜ao apresenta-se a descric¸˜ao do problema, incluindo a cinem´atica da descontinuidade forte e o princ´ıpio variacional que o rege. Na secc¸˜ao 2 apresentam-se as quest˜oes relacionadas com a implementac¸˜ao num programa de elementos finitos, incluindo a discretizac¸˜ao, a propaga-c¸˜ao e os modelos constitutivos. Na secpropaga-c¸˜ao 3 aplica-se a formulapropaga-c¸˜ao a um exemplo elementar, estabelece-se comparac¸˜ao com duas abordagens anal´ıticas existentes [3, 4] e simulam-se ensaios experimentais, `a rotura, de condutas de bet˜ao simples e armado [3]. Por ´ultimo, na secc¸˜ao 4, apresentam-se as conclus˜oes principais.

1.1 Descric¸˜ao do problema

A microfissurac¸˜ao radial que surge num corpo axissim´etrico (Fig. 1(a)) ´e considerada concen-trada em superf´ıcies de espessura nula, designadas descontinuidades fortes, assim que a tens˜ao circunferencial iguala a resistˆencia `a tracc¸˜ao do material [5–8]. As descontinuidades seguem uma lei constitutiva tracc¸˜ao vs. abertura de fissura com amolecimento, verificando-se a reduc¸˜ao progressiva da tens˜ao no cont´ınuo por equil´ıbrio. A separac¸˜ao total do elemento em gomos (Fig. 1(b)) ocorrer´a para um estado avanc¸ado de fissurac¸˜ao.

1.2 Cinem´atica da descontinuidade

A Fig. 1(a) representa um corpo axissim´etrico segundo z, contendo nd descontinuidades radiais embebidas e uniformemente espac¸adas.

As forc¸as de massa ¯b s˜ao aplicadas de forma quase est´atica. As condic¸˜oes de fronteira naturais, ¯t, encontram-se distribu´ıdas na superf´ıcie da fronteira exterior, Γt, enquanto que as condic¸˜oes de fronteira essenciais, ¯u, s˜ao aplicadas emΓu, tal queΓt∪Γu=ΓeΓt∩Γu= ∅.

O deslocamento total, u, ´e composto por uma parte regular, ˆu, e por uma parte enriquecida, ˜u: u(x) = ˆu(x) + ˜u(x) emΩ\Γd. (1) O deslocamento enriquecido ´e induzido pela abertura das descontinuidades, postulando-se que a

(3)

z Γi d Ω Γd= nd S i=1 Γi d r θ (a) θ z r (b)

Figura 1: Dom´ınioΩcontendo nddescontinuidadesΓid: (a) localizac¸˜ao; e (b) separac¸˜ao na fase final de propagac¸˜ao

(a parte el´astica de deformac¸˜ao foi omitida).

sua transmiss˜ao `a vizinhanc¸a ocorre por movimento de corpo r´ıgido [6, 7]. Consequentemente, ´e nulo o trabalho produzido pelo campo de tens˜oes devido ao deslocamento enriquecido e, portanto:

εεε=∇∇∇su=∇∇∇sˆu= ˆεεε emΩ\Γd. (2) Os campos de deslocamento e de deformac¸˜ao representados pelas Eqs. (1) e (2) s˜ao cont´ınuos dentro de cada gomo e, devido `as condic¸˜oes de axissimetria, s˜ao tamb´em iguais para todos eles. Estuda-se, desta forma, o plano(r, z), sendo z o eixo de axissimetria e r o raio da fibra (Fig. 1).

A Eq. (3) representa o per´ımetro final, Pf, de cada fibra na posic¸˜ao inicial xir: Pf = Pi+ nd[[u]]θ≡ 2π xir+ ˜ur



= 2πxri+ nd[[u]]θ, (3) sendo Pio per´ımetro inicial, e[[u]]θo salto que ocorre em cada descontinuidade activa.

A Eq. (3) baseia-se: i) na transmiss˜ao do salto por movimento de corpo r´ıgido; e ii) e no des-prezo da variac¸˜ao do deslocamento circunferencial do cont´ınuo induzido abertura das fissuras. A relac¸˜ao seguinte ´e obtida da Eq. (3):

˜

ur=

[[u]]θ

/nd

, (4)

onde ˜ur ´e a componente radial do campo de deslocamentos enriquecido.

O campo de deslocamentos enriquecidos pode ser apresentado da seguinte forma (Eq. (4)): ˜u= ( ˜ur, ˜uz) = Mw[[u]]θ, (5) em que Mw=  1 2π/nd , 0  . (6)

(4)

1.3 Princ´ıpio variacional

Adopta-se a formulac¸˜ao variacional apresentada por Malvern [9] para um corpo contendo uma descontinuidade: Z Ω\Γd (∇∇∇sδu) :σσσ(εεε)dΩ+ Z Γd δ[[u]] · tθdΓ= Z Ω\Γd δu· ¯bdΩ+ Z Ωt δu· ¯tdΩ, (7) ondeδu s˜ao as variac¸˜oes admiss´ıveis do deslocamento total,δ[[u]] ´e o salto na descontinuidade,

e tθ ´e a tens˜ao na descontinuidade.

A partir da Eq. (7) pode-se obter o sistema de equac¸˜oes variacionais que rege o problema, considerando-se que [6]: i) a variac¸˜ao admiss´ıvel do deslocamento total ´e δuˆu˜u; ii)

∇∇∇sδ˜u= 0 pela Eq. (1); e iii) tomando-se sucessivamenteδ˜u= 0 eδˆu= 0: Z Ω\Γd (∇∇∇sδˆu) :σσσ(ˆεεε)dΩ= Z Ω\Γd δˆu· ¯bdΩ+ Z Γt δˆu· ¯tdΓ, (8a) R Γdδ[[u]] · tθdΓ= R Ω\Γdδ˜u· ¯bdΩ+ R Γtδ˜u· ¯tdΓ. (8b) 2 IMPLEMENTAC¸ ˜AO

Nesta secc¸˜ao deduzem-se as equac¸˜oes discretizadas e apresenta-se a sua implementac¸˜ao. Seguida-mente, ilustram-se os crit´erios de propagac¸˜ao das fissuras e descreve-se a relac¸˜ao constitutiva adoptada.

2.1 Discretizac¸˜ao

Seguindo o processo de discretizac¸˜ao usual dos elementos finitos [6–8], as Eqs. (8a) e (8b) conduzem a: Kea ˆˆad ˆae= dˆfe, (9a) Kdedweθ= d ˜fθe, (9b) onde: Kea ˆˆa= Z Ωe\Γe d BeTDeBede, (10) Kde= Z Γe d TθθedΓe (11)

e as forc¸as exteriores s˜ao:

dˆfe= Z Ωe\Γe d NeTd ¯bede+ Z Γe t NeTd¯tedΓe, (12a) d ˜fθe= Z Ωe\Γe d MwTd ¯bede+ Z Γe t MwTd¯tedΓe. (12b)

(5)

Nas Eqs. (9a) a (12b) (·)e relaciona (·) ao elemento finito correspondente, Ne ´e constitu´ıdo pelas func¸˜oes de forma do elemento, ˆaee ˜aes˜ao, respectivamente, os graus de liberdade nodais associados com ˆue e ˜ue, e weθ ´e o grau de liberdade do elemento associado `a abertura de cada descontinuidade; Mekw ´e uma matriz coluna contendo Mw, agrupado em linhas, avaliado em cada um dos n´os do elemento finito. Tθθe ´e a relac¸˜ao constitutiva da descontinuidade de acordo com a lei material adoptada. Assumem-se nulas todas as restantes componentes de Te.

O sistema de Eqs. (9a) e (9b) encontra-se desacoplado, estando a Eq. (9a) relacionada com o cont´ınuo e a Eq. (9b) com as descontinuidades. Estas equac¸˜oes podem ser acopladas tendo em atenc¸˜ao que ˆae= ae− ˜ae= ae− Mekwweθ, conduzindo ao seguinte sistema de equac¸˜oes:

Kea ˆˆadae− Keawdweθ= dˆfe, (13a) −Kewadae+  Kde+ Mekw T Kea ˆˆaMekw  dweθ= 0, (13b) onde: Keaw= Kea ˆˆaMekw (14) e Kewa= KeawT. (15)

Em termos de implementac¸˜ao num´erica opta-se por efectuar a condensac¸˜ao do sistema de equac¸˜oes, eliminando dweθ. Torna-se assim poss´ıvel manter o n´umero de graus de liberdade ape-sar do enriquecimento progressivo dos elementos com a propagac¸˜ao das fissuras. A Eq. (13b) ´e assim utilizada para explicitar dweθ:

dwθe =Kde+ MekwTKa ˆeˆaMekw−1Kewadae, (16)

o qual ´e substitu´ıdo na Eq. (13a):

 Kea ˆˆa− Keaw  Kde+ Mekw T Kea ˆˆaMekw −1 Kewa  | {z } Ke con dae= dˆfe, (17)

obtendo-se o sistema condensado:

Kecondae= dˆfe. (18) Refere-se que a condensac¸˜ao adoptada ´e semelhante `a utilizada em outras abordagens de fissuras embebidas [10–16].

2.2 Propagac¸˜ao

Cada descontinuidade ´e inserida atravessando por completo o elemento finito enriquecido. O momento da inserc¸˜ao ´e identificado quando a tens˜ao circunferencial,σθ, avaliada no centr´oide do elemento, iguala a resistˆencia `a tracc¸˜ao do material. A partir deste momento, o elemento ´e enriquecido e a tens˜ao na descontinuidade ´e obtida directamente da lei constitutiva respectiva.

(6)

O n´umero de descontinuidades activas n˜ao pode ser determinado por uma an´alise bidimensional uma vez que depende da fragilidade do provete [17]. Assim sendo, este parˆametro dever´a ser definido de acordo com o problema em estudo. Por exemplo, em provetes de bet˜ao observam-se geralmente duas fissuras activas respons´aveis pela dissipac¸˜ao de energia Noghabai [18].

2.3 Relac¸˜ao Constitutiva

O meio cont´ınuo ´e assumido linear el´astico e a lei constitutiva da descontinuidade ´e seguinte: tθ= (1 − d)kθwθ, (19) onde d ´e uma vari´avel de dano escalar (0 ≤ d ≤ 1) e kθ ´e uma componente de rigidez circun-ferencial que evita a sobreposic¸˜ao das faces da fissura quando ocorre o fecho da mesma. A func¸˜ao de carregamento ´e definida da seguinte forma:

f = wθ−κ, (20)

ondeκ ´e uma vari´avel de dano escalar definida por:

κ= max hwθi+, κ≥ 0, κ˙ ≥ 0, (21) Consideram-se duas func¸˜oes de dano:

- i) exponencial d= d(κ) = 1 − ft0 κkθexp  −ft0 GF κ, (22) -ii) linear d= d(κ) = ( 1− ft0 κkθ  1− ft0 2GFκ  seκ< 2GF ft0 1 no caso contr´ario , (23)

em que ft0 ´e a resistˆencia `a tracc¸˜ao do material e GF ´e a energia de fractura do material. 3 APLICAC¸ ˜AO

Nesta secc¸˜ao apresenta-se um exemplo elementar no sentido de ilustrar a independˆencia da malha e a ausˆencia de locking. Seguidamente, estabelece-se uma comparac¸˜ao com resultados anal´ıticos e, por ´ultimo, efectua-se uma simulac¸˜ao de ensaios experimentais.

3.1 Exemplo elementar

Considera-se o esquema estrutural representado na Fig. 2 e quatro malhas diferentes: i) trˆes malhas estruturadas contendo, respectivamente, 2, 5 e 20 elementos finitos bilineares (Fig. 2, Figs. 3(a) e 3(b)); e ii) uma malha n˜ao estruturada contendo 28 elementos finitos lineares (Fig. 3(c)).

As propriedades materiais s˜ao as seguintes (secc¸˜ao 2.3): m´odulo de Young E= 15000 N/mm2; coeficiente de Poissonν= 0; resistˆencia `a tracc¸˜ao ft0 = 4.0 N/mm2; energia de fractura GF =

(7)

pi

R

2.5R 2.5R

z

R

Figura 2: Esquema estrutural.

(a) (b)

(c)

Figura 3: Malha adoptada com: (a) 5; (b) 20 elementos finitos bilineares; (c) 28 elementos finitos lineares.

0.125 N/mm e penalizac¸˜ao kθ= 1010 N/mm3. Adopta-se a lei de amolecimento exponencial

apresentada na secc¸˜ao 2.3 com nd= 2 (secc¸˜ao 2.2) quando o crit´erio de abertura ´e atingido. A Fig. 4(a) representa o deslocamento radial vs. press˜ao interna. Conclui-se que o amoleci-mento ´e descrito de forma idˆentica por todas as malhas. No entanto, ampliando-se a zona da carga m´axima (Fig. 4(b)), observa-se que as malhas menos refinadas sobrestimam ligeiramente a press˜ao m´axima.

3.2 Comparac¸˜ao com formulac¸˜oes anal´ıticas

A malha representada na Fig. 3(b) da secc¸˜ao 3.1 ´e agora utilizada para estabelecer comparac¸˜oes com as soluc¸˜oes anal´ıticas de Noghabai [3] e de Nielsen e Bi´cani´c [4]. As abordagens de-senvolvidas por estes autores descrevem a fissurac¸˜ao radial causada por um var˜ao nervurado in-cluindo algumas simplificac¸˜oes, nomeadamente: i) Nielsen e Bi´cani´c [4] consideraram desloca-mentos radiais no anel fissurado (interior) de acordo com uma distribuic¸˜ao linear-el´astica, apli-cando subsequentemente a lei de amolecimento exponencial `a tens˜ao circunferencial; ii) Nogha-bai [3] assumiu deslocamentos radiais constantes no anel fissurado, aplicando seguidamente uma lei de amolecimento linear.

(8)

3 5 0 0.0125 0.025 0.0375 0.05 pi / ft0 Deslocamento radial - ur(mm) estruturada (5 elem.) estruturada (20 elem.) n˜ao estruturada (28 elem.) estruturada (2 elem.) 0 1 2 4 (a) 4 0.003 0.0045 0.006 0.0075 pi / ft0 Deslocamento radial - ur(mm) estruturada (5 elem.) estruturada (20 elem.) n˜ao estruturada (28 elem.) estruturada (2 elem.) 2.5 3 3.5 0.0015 (b)

Figura 4: Resultados decorrentes da discretizac¸˜ao: (a) deslocamento radial vs. press˜ao interna relativa; (b) detalhe.

radiais no interior do anel fissurado, analisa-se primeiramente esta quest˜ao.

As propriedades do material s˜ao idˆenticas `as assumidas no exemplo da secc¸˜ao 3.1. Calcula-se o parˆametro B, proposto por Nielsen e Bi´cani´c [4], para se poder estabelecer uma comparac¸˜ao com os seus resultados:

B=2πR lch ≈ 0.20, lch = EGF ft02 ≈ 117 mm (24) e B/nd≈ 0.10.

A Fig. 5 cont´em a evoluc¸˜ao ao longo do eixo r da tens˜ao circunferencial relativa em func¸˜ao do deslocamento radial normalizado, Ur= ur/(R ft0/E), quando a frente da fissura atinge xr= 3R.

´

E de assinalar que o resultado num´erico para Ur se encontra entre a soluc¸˜ao linear el´astica e o valor constante assumido por Noghabai [3].

anel ext. anel int. const.Ur 1.6 4.8 6.4 8 σθ / ft0 Ur Eixo radial - xr/R 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 an.σθ/ ft0 num.σθ/ ft0 an.Ur num.Ur 2 1 0 3 4 5 60 3.2

Figura 5: Tens˜ao circunferencial relativa e deslocamento radial normalizado ao longo do eixo r, obtidos numeri-camente e analitinumeri-camente por Nielsen e Bi´cani´c [4] quando a fissura atinge xr= 3R.

(9)

Este modelo ´e agora recalculado considerando ambos os modelos constitutivos (linear e expo-nencial) apresentados na secc¸˜ao 2.3, com B/ndvarianto entre 0.01 e 0.5.

Representam-se na Fig. 6 os resultados obtidos numericamente e os de Noghabai [3] e Nielsen e Bi´cani´c [4]. Verifica-se que os resultados num´ericos se encontram entre as duas abordagens anal´ıticas, embora mais pr´oximos dos resultados de Nielsen e Bi´cani´c [4].

1 B/nd Nielsen e Bianic 2 3 Num. Exp. 4 5 6 Noghabai et al. 0.01 0.1 Num. Lin. 0 pm a x / ft0

Figura 6: M´axima press˜ao interior relativa vs. B/d.

3.3 Simulac¸˜ao de ensaios experimentais

Os ensaios experimentais desenvolvidos por Noghabai [3] em cilindros de bet˜ao sujeitos a press˜ao interna crescente no seu interior s˜ao simulados nesta secc¸˜ao.

Os provetes tˆem um diˆametro externo igual a 313 mm e um diˆametro interior, onde se aplicada a press˜ao, igual a 36 mm. O comprimento ´e 175 mm. Foram adoptadas por Noghabai [3] trˆes composic¸˜oes com diferentes capacidades de resistˆencia `a compress˜ao: i) normal (NSC); ii) elevada (HSC); e iii) muito elevada (VHSC). Apresentam-se na Tabela 1 as propriedades correspondentes.

Para cada composic¸˜ao de bet˜ao foram produzidos trˆes provetes. O primeiro serve de referˆencia e ´e n˜ao reforc¸ado. Os restantes s˜ao cintados com armadura de 6 mm de diˆametro enrolada em espiral, com 81.0 mm de diˆametro, e espac¸amento de 28 mm e 14 mm, respectivamente. A

resistˆencia `a tracc¸˜ao ´e fsy= 380 N/mm2.

NSC HSC VHSC fc0(N/mm2) 57.0 105.0 157.4 ft0(N/mm2) 3.8 5.0 8.0 Gf(N/mm) 0.105 0.145 0.172 Ec(N/mm2) 33800 39400 41200 Tabela 1: Propriedades do NSC, HSC e VHSC.

(10)

elementos axissim´etricos bilineares. Na simulac¸˜ao das cintas s˜ao utilizados elementos pontuais axissim´etricos distribu´ıdos ao longo da altura, a um raio de 40.5 mm. O carregamento ´e

con-trolado atrav´es do arc-length impondo-se um crescimento monot´onico da abertura do primeiro elemento fissurado.

pi

z

Figura 7: Esquema estrutural e malha de elementos finitos adoptados na simulac¸˜ao.

Na simulac¸˜ao num´erica adoptou-se amolecimento linear (ver secc¸˜ao 2.3) e nd= 3 para todos os provetes [3, 18]. As Figs. 8 a 10 apresentam os resultados obtidos para as trˆes composic¸˜oes de bet˜ao. Refere-se que n˜ao h´a resultados experimentais em relac¸˜ao ao provete VHSC com cinta de 28 mm de espac¸amento. Todos os gr´aficos incluem a press˜ao interna vs. deslocamento radial. Este ´ultimo foi obtido atrav´es da m´edia de dois pontos diametralmente opostos, localizados com um raio de 29 mm. Representa-se, em cada um dos gr´aficos, a curva obtida numericamente pela abordagem proposta, a curva experimental [3], e ainda resultados num´ericos retirados de [18] e determinados atrav´es de uma abordagem de fissura discreta aplicada atrav´es de um modelo de anel com amolecimento linear.

Os mapas para diferentes momentos do carregamento referentes `a abertura das fissuras e da tens˜ao circunferencial est˜ao representados na Fig. 11. Verifica-se que a frente da fissura desen-volve-se progressivamente a partir do topo do provete, ao longo da linha vertical.

4 CONCLUS ˜OES

Neste artigo apresentou-se uma formulac¸˜ao axissim´etrica para simulac¸˜ao de fissuras radiais induzidas por splitting com as seguintes caracter´ısticas principais:

- descontinuidades fortes embebidas no interior do elemento finito;

- independˆencia da soluc¸˜ao em relac¸˜ao `a malha devido a uma abordagem de fissura disc-reta;

(11)

Noghabai (1999) 5 10 15 20 25 0 0.025 0.05 0.075 0.1 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) NSC Experimental Num´erico 0 (a) Noghabai (1999) 5 10 15 20 25 30 0 0.015 0.03 0.045 0.06 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) NSC-28 Experimental Num´erico 0 (b) Noghabai (1999) 5 10 15 20 25 30 35 0 0.0125 0.025 0.0375 0.05 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) NSC-14 Experimental Num´erico 0 (c)

Figura 8: Resultados dos provetes NSC: (a) provete de referˆencia; (b) provete com cintas de 28 mm de espac¸amento; e (c) provete com cintas de 14 mm de espac¸amento.

- cada elemento fissurado possui um grau de liberdade adicional relacionado com a abertura circunferencial das fissuras radiais;

- n˜ao existe acr´escimo de graus de liberdade no sistema global devido `a condensac¸˜ao est´atica;

- o sistema de equac¸˜oes a resolver mant´em-se sim´etrico caso as leis constitutivas tamb´em o sejam.

Atrav´es dos exemplos num´ericos apresentados verificou-se: - a ausˆencia de locking;

- a possibilidade de adoptar malhas pouco discretizadas;

- a obtenc¸˜ao de resultados pr´oximos das abordagens anal´ıticas escolhidas para comparac¸˜ao [3, 4];

(12)

Noghabai (1999) 5 10 15 20 25 30 0 0.02 0.04 0.06 0.08 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) HSC Experimental Num´erico 0 (a) Noghabai (1999) 5 10 15 20 25 30 35 0 0.01 0.02 0.03 0.04 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) HSC-28 Experimental Num´erico 0 (b) Noghabai (1999) 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 0.015 0.03 0.045 0.06 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) HSC-14 Experimental Num´erico 0 (c)

Figura 9: Resultados dos provetes HSC: (a) provete de referˆencia; (b) provete com cintas de 28 mm de espac¸amento; e (c) provete com cintas de 14 mm de espac¸amento.

Noghabai (1999) 5 10 15 20 25 30 35 0 0.015 0.03 0.045 0.06 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) VHSC Experimental Num´erico 0 (a) Noghabai (1999) 10 20 30 40 50 0 0.015 0.03 0.045 0.06 P re ss ˜ao (N /m m 2 ) Deslocamento radial - ur(mm) VHSC-14 Experimental Num´erico 0 (b)

Figura 10: Resultados dos provetes VHSC: (a) provete de referˆencia; e (b) provete com cintas de 14 mm de espac¸amento.

(13)

1.4e-007 0.0e000 3.5e-006 1.6e-002 2.4e-002 3.1e-002 3.9e-002 4.7e-002 5.5e-002 3.6e-004 wθ (a) 0.0 0.5 1.1 1.6 2.2 2.7 3.3 3.8 3.8 σθ 0.1 (b) 5.3e-007 wθ 0.0e000 3.5e-006 1.6e-002 2.4e-002 3.1e-002 3.9e-002 4.7e-002 5.5e-002 1.6e-002 (c) 0.0 0.5 1.1 1.6 2.2 2.7 3.3 3.8 0.5 3.8 σθ (d) 0.0e000 3.5e-006 1.6e-002 2.4e-002 3.1e-002 3.9e-002 4.7e-002 5.5e-002 5.2e-002 wθ 1.9e-006 (e) 0.0 0.5 1.1 1.6 2.2 2.7 3.3 3.8 0.2 3.8 σθ (f)

Figura 11: Resultados num´ericos para o provete de referˆencia NSC (deslocamentos ampliados 500 vezes): (a), (c) e (e) abertura de fissura; (b), (d) and (f) tens˜ao na descontinuidade, para respectivamente ur= 0.20 × 10−2,

ur= 0.80 × 10−2and ur= 0.23 × 10−1.

- a adequada simulac¸˜ao dos ensaios experimentais de Noghabai [3], para os trˆes tipos de bet˜ao, confinado ou n˜ao confinado;

- a possibilidade de simular a propagac¸˜ao da fissurac¸˜ao radial ao longo do eixo dos provetes, ao contr´ario das abordagens anal´ıticas existentes.

Referˆencias

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