Identificação dos modos de ruptura de vigas de concreto armado reforçadas ao cisalhamento com PRFC pelo método dos elementos finitos

Resumo

A crescente necessidade de reabilitar e reforçar estruturas de concreto armado, assim como os problemas apresentados por técnicas de reforço tradicionais, tornou a utilização de polímeros reforçados com fibras de carbono (PRFC) uma alternativa interessante, uma vez que este material apresenta propriedades como baixo peso específico, elevada resistência à tração, à corrosão e à fadiga, alto módulo de elasticidade, assim como versatilidade, facilidade e rapidez de execução. A fim de avaliar e prever o comportamento do PRFC, é necessário realizar uma análise mais aprofundada dos elementos estruturais reforçados com esse material. Para isso, utilizam-se métodos numéricos, como é o caso do método de elementos finitos (MEF), que permite analisar estruturas complexas, bem como realizar análises não lineares de estruturas de concreto armado. Diante disso, o objetivo deste trabalho é apresentar uma modelagem computacional de vigas de concreto armado, reforçadas ao cisalhamento com PRFC, através do método dos elementos finitos com o emprego do software ANSYS customizado. Especial atenção foi dada ao comportamento da aderência entre o reforço e a viga de concreto, através da utilização de elementos de contato e de modelos de zona coesiva bilineares, possibilitando identificar, durante as simulações computacionais, falhas por perda de aderência do sistema de reforço. Neste estudo foram testadas vinte e uma vigas de concreto armado reportadas na literatura, doze biapoiadas e nove contínuas, com e sem reforço ao esforço cortante com PRFC. Estas vigas apresentaram modos de ruptura por cisalhamento, por flexão, por fendilhamento do concreto, assim como pelo descolamento da camada de reforço. Constatou-se que os modelos numéricos desenvolvidos foram capazes de prever com boa precisão o comportamento das vigas simuladas, tanto em termos de carga-deslocamento e carga-deformação, como a carga e o modo de ruptura.

Palavras-chave:
reforço estrutural de vigas de concreto armado; polímeros reforçados com fibras de carbono; método dos elementos finitos; ANSYS; modos de ruptura