ESTUDO NUMÉRICO DO EFEITO DAS TENSÕES INDUZIDAS PELA PRESENÇA DE ARMADURA NA EXPANSÃO DEVIDO À REAÇÃO ÁLCALI-AGREGADO
DOI:
https://doi.org/10.26512/ripe.v2i18.20953Palavras-chave:
Reação álcali-agregado. Modelo paramétrico. Concreto armado. Método dos elementos finitos posicional.Resumo
A reação álcali-agregado (RAA) é uma reação química complexa e tem como produto um gel higroscópico que expande quando em contato com a água, causando fissuração e afetando importantes propriedades mecânicas do concreto. Entretanto, sob tensão de compressão, seja aplicada ou induzida pela presença de armadura, a expansão é reduzida na direção comprimida. Uma boa ferramenta para a previsão da vida útil de estruturas afetadas pela RAA é a modelagem numérica da expansão do concreto possibilitando a previsão e projeto de reparos necessários. Nesse contexto, essa pesquisa desenvolve um modelo macroscópico paramétrico com o objetivo de estudar tensões induzidas pela presença de armadura na expansão do concreto sujeito à RAA. Os resultados obtidos pelo modelo numérico foram comparados com dados experimentais e mostraram bons resultados na previsão da expansão de estruturas de concreto armado.
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Referências
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15577-1: Agregados-Reatividade álcali-agregado - Parte 1: Guia para avaliação da reatividade potencial e medidas preventivas para uso de agregados em concreto. Rio de Janeiro, ABNT, 2008.
Bazant, Z.P.; Steffens, A. Mathematical model for kinetics of alkali-silica reaction in concrete. Cement and Concrete Research, v.30, n.3, p.419-428, 2000.
Carrazedo, R. Modelagem numérica da expansão do concreto devido a reação álcali-agregado. Dissertação (Mestre em Ciências) - Universidade Federal do Paraná (UFPR), Curitiba, 2004.
Carrazedo, R.; Lacerda, L.A. Parametric model for the analysis of concrete expansion due to alkali-aggregate reaction. The Journal of Strain Analysis for Engineering Design, v.43, n.5, p.325-335, 2008.
Charlwood, R. A review of alkali aggregate in hydro-electric plants and dams. Hydropower Dams, v.1, p.73-80, 1994.
Clark, L.A. Modelling the structural effects of alkali-silica reactions on reinforced concrete, ACI Materials Journal, v.88, p.271-277, 1991.
Coda, H.B.; Greco, M. A simple FEM formulation for large deflection 2D frame analysis based on position description. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, v.193, p. 3541-3557, 2004.
Comby-Peyrot, I.; Bernard, F.; Bouchard, P.; Bay, F.; Garcia-Diaz, E. Development and validation of a 3D computational tool to describe concrete behavior at mesoscale. Application to the alkali-silica reaction. Computational Materials Science, v.46, n.4, p.1163-1177, 2009.
Dunant, C.F.; Scrivener, K.L. Micro-mechanical modelling of alkali-silica-reaction-induced degradation using the AMIE framework. Cement and Concrete Research, v.40, n.4, p.517-525, 2010.
Esposito, R.; Hendriks, M.A.N. Structural Modelling of ASR-affected concrete: The approach developed in the PAT-ASR project. Proccedings of Nordic-Baltic Miniseminar of Alkali-aggregate reactions (AAR) in concrete, 2013.
Fan, S.; Hanson, J.M. Length expansion and cracking of plain and reinforced concrete prisms due to alkali-silica reaction. ACI Materials Journal, v.95, n.1, p.480-487, 1998.
Furusawa, Y.; Ohga, H.; Uomoto, T. An analytical study concerning prediction of concrete expansion due to alkali-silica reaction. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON DURABILITY OF CONCRETE, 3., 1994, Nice, França.
Hobbs, D.W. The alkali-silica reaction - a model for predicting expansion in mortar. Magazine of Concrete Research, v.33, n.117, p.208-220, 1981.
Jones, A.E.K.; Clark, L.A. The effects of restraint on ASR expansion of reinforced concrete. Magazine of Concrete Research, v.48, n.174, p.1-13, 1996.
Léger, P.; Cote, P.; Tinawi, R. Finite element analysis of concrete due to alkali-aggregate reactions in dams. Computers and Structures, v.60, n.4, p.601-611, 1996.
Lemarchand, E.; Dormieux, L.; Ulm, F. A micromechanical approach to de modeling of swelling due to alkali-silica reaction. Proceedings of the Engineering Mechanics Conference, 14., 2001, Austin, Texas.
Madureira, E.L. Simulação numérica do comportamento mecânico de elementos de concreto armado afetados pela reação álcali-agregado. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Pernambuco (UFPE), Recife, 2007.
Mehta, P.K.; Monteiro, P.J.M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São Paulo, Brasil: PINI, 2008.
Multon, S.; Toutlemonde, F. Effect of applied stresses on alkali-silica reaction-induced expansions. Cement and Concrete Research, v.36, n.5, p.912-920, 2006.
Paccola, R.R.; Piedade Neto, D.; Coda, H.B. Geometrical non-linear analysis of fiber reinforced elastic solids considering debounding. Composite Structures, v.133, p.343-357, 2015.
Pan, J.W. et al. Modeling of alkali-silica reaction in concrete : a review. Frontiers of Structural and Civil Engineering, v.6, n.1, p.1-18, 2012.
Pappalardo JR, A.; Pauletti, R.M.O.; Pimenta, P.M. Simulação numérica da reação álcali-agregado em barragens de concreto. Revista Mackenzie de Engenharia e Computação, v.1, n.1, p.181-199, 2000.
Pietruszczak, S. On the mechanical behaviour of concrete subjected to alkali-aggregate reaction. Computers and Structures, v.58, n.6, p.1093-1097, 1996.
Pignatelli, R. Modelling of degradation induced by alkali-silica reaction in concrete structures. Tese Politecnico di Milano, 2012.
Rajabipour, F. Giannini, E.; Dunant, C.; Ideker, J.H.; Thomas, M.D.A. Alkali”“silica reaction: Current understanding of the reaction mechanisms and the knowledge gaps. Cement and Concrete Research, v.76, p.130-146, 2015.
Sampaio, M.S.M. Análise não linear geométrica de cascas laminadas reforçadas com fibras. Tese (Doutor em Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2014.
Sampaio, M.S.M.; Paccola, R.R.; Coda, H.B. Fully adherent fiber-matrix FEM formulation for geometrically nonlinear 2D solid analysis. Finite Elements in Analysis and Design, v.66, p.12-25, 2013.
Souza, V.C.M.; Ripper, T. Patologia das Estruturas de Concreto. Patologia, recuperação e reforço de estruturas de concreto. São Paulo: Pini, 2009.
Swamy, R.N.; Al-AsaliI, M.M. Control of alkali-silica reaction in reinforced concrete beams. ACI Materials Journal, v.87, n.1, p.133-142, 1990.
Vanalli, L. O MEC e o MEF aplicados à análise de problemas viscoplásticos em meios anisotrópicos e compostos. Tese (Doutor em Estruturas) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2004.
Vanalli, L.; Paccola, R.R.; Coda, H.B. A simple way to introduce fibers into FEM models. Communications in Numerical Methods in Engineering, v.24, p.585-603, 2008.
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