Simulação numérica de ruptura por punção em lajes de concreto com agregado reciclado com reforço de fibra de aço

Resumo

A utilização de resíduos da construção civil como agregado na produção de concreto vem se tornando uma alternativa cada vez mais frequente devido às vantagens associadas ao aspecto da sustentabilidade. Resultados obtidos em ensaios experimentais com concreto de agregado reciclado sugerem que propriedades mecânicas como módulo de elasticidade, resistência à compressão, tração e flexão tendem a diminuir com a substituição parcial ou total do agregado natural pelo reciclado. Por outro lado, a utilização de reforço de fibras de aço pode minimizar a redução dessas propriedades, uma vez que as fibras tendem a melhorar a resistência e a ductilidade do material. Este trabalho propõe uma abordagem numérica, buscando melhor prever e entender os comportamentos mecânicos estruturais e os modos de falha de lajes de concreto com agregado reciclado armado com e sem fibra de aço. Com base no método dos elementos finitos, um modelo constitutivo de dano apropriado é empregado para representar o comportamento não linear do concreto convencional/reciclado, enquanto que um modelo elástico-perfeitamente plástico é usado para descrever o comportamento mecânico das armaduras. Para acoplar as malhas de EF independentes e incorporar a interação mútua entre os diferentes componentes, a técnica de acoplamento rígido e não rígido é usada para representar a aderência perfeita ou o comportamento de perda de aderência (bond-slip). Sete lajes de concreto foram analisadas numericamente com diferentes porcentagens de substituição de agregado reciclado (0, 50 e 100%) ou teores de fibras de aço (0,0; 0,5 e 1,0%) e os resultados foram comparados com os experimentais. Os resultados mostraram que a metodologia aplicada é capaz de simular com boa precisão o mecanismo de ruptura por punção das lajes. Observou-se que a capacidade de carga à punção diminuiu com o aumento do teor de agregado reciclado, assim como que a adição de fibra de aço pode minimizar os efeitos negativos do emprego de agregado reciclado.

Palavras-chave:
agregado reciclado; fibras de aço; falha por punção; elementos finitos; modelos constitutivos