FINITE ELEMENT MODELS FOR THE THERMO-CHEMO-MECHANICAL ANALYSIS OF CONCRETE STRUCTURES REGARDING AGEING AND DAMAGE

Resumo

Este estudo abordará o comportamento termo-químico-mecânico do concreto considerando envelhecimento e dano. Para tanto, modelos matemáticos serão desenvolvidos e resolvidos por meio do Método dos Elementos Finitos. A análise será composta por dois modelos, a saber: termo-químico e termo-mecânico. Primeiro, o modelo termo-químico será deduzido usando a termodinâmica aplicada a meios porosos quimicamente reativos. Um dos exemplos usados para validar o modelo termo-químico consiste em uma estrutura de concreto construída em camadas. Para esse caso, foi desenvolvida uma estratégia de renumeração dos nós da malha. Depois, o modelo termomecânico será apresentado bem como uma discussão sobre a necessidade de usar uma equação constitutiva incremental para modelar o envelhecimento do concreto. O envelhecimento é traduzido pelo aumento do modulo de Young com o tempo, isto é, pela hidratação do cimento. Em seguida, um modelo de dano isotrópico será incorporado ao modelo termo-mecânico com envelhecimento e uma estratégia de integração Não-local será adotada para evitar a falta de objetividade devido a localização de deformações. Finalmente, o modelo termo-químico-mecânico será apresentado por meio de dois exemplos teóricos: um corpo-de-prova de concreto e um muro de concreto genérico. Os resultados mostrarão que microfissuras e tensões residuais podem aparecer devido a hidratação do cimento. Isso, por sua vez, pode levar ao colapso prematuro da estrutura.