Joatan Izolan da Rosa
Título
Modelagem Numérica-Experimental de Prismas, Placas e Cascas de Compósitos Fibrosos de Altíssima Resistência
Resumo
Este trabalho aborda análises experimentais e numéricas de prismas, placas e cascas fabricadas em compósitos fibrosos de altíssima resistência. Os compósitos foram desenvolvidos na COPPE/UFRJ utilizando o Método do Empacotamento Compressível desenvolvido na França, no Laboratoire Central de Ponts et Chausséss. Este compósito ultra-compacto e auto-adensável apresenta resistência à compressão aos 28 dias de aproximadamente 160MPa. Este material foi ensaiado sob cargas de tração axial, utilizando chapas retangulares alongadas com e sem entalhes. Nos experimentos de flexão em quatro pontos, foram utilizados lâminas e prismas. Placas quadradas com e sem capitel, apoiadas nos quatro bordos e carregadas no centro, foram ensaiadas à flexão. A análise numérica foi realizada utilizando a ferramenta computacional DianaV.8. Através da simulação do ensaio experimental de chapas sob tração axial, foi determinado a lei constitutiva do material. Esta relação constitutiva foi empregada para a simulação dos ensaios de flexão das lâminas, prismas e placas quadradas. A análise de cascas apresenta um estudo à parte, pois envolve a investigação do comportamento até a ruptura de uma casca tronco-piramidal esbelta, também fabricada e ensaiada experimentalmente no LABEST/COPPE. Para investigação do comportamento dessa casca, que apresentou um colapso precoce associado a uma distribuição não uniforme das fissuras, foram desenvolvidos modelos computacionais alimentados com as imperfeições geométricas e físicas medidas na própria estrutura da casca.
Abstract
This work approaches experimental and numerical analyses of prisms, plates and shells made of high performance cimentitious composites. The composites were developed at COPPE/UFRJ by using the Compressive Packed Method developed in France at the Central Laboratoire of Ponts et Chausséss. This high compact and self-compacting composite presents a compressive strength at 28 days of approximately 160MPa. This material was tested under of axial traction loads by using elongated rectangular strips with and without dent. In four points bending experiments, strips and prisms were used. Square plates whith the four edges simply-supported and loaded in its center were tested under bending. The numerical analysis was accomplished by using the computational tool DianaV.8. Through the numerical simulation of the experimental tests of strips under axial load, it was determined the constitutive law of the material. This constitutive relationship was then used for the numerical simulation of the bending tests of strips, prisms and square plates. The analysis of shells presents a study apart, because it involves the investigation of the collapse behavior till rupture of a slender shallow shell of trunkpyramidal shape, manufactured and tested experimentally at the LABEST/COPPE. To investigate its precocious collapse associated to a non uniform distribution of cracks. Computational models were developed and fed with the geometric imperfections and physical imperfections measured in the shell model structure.