Geração do elemento representativo do concreto com agregados graúdos em formato elíptico

Abstract

Resumo: Este trabalho tem como objetivo contribuir para o desenvolvimento de modelos computacionais para a simulação do envelhecimento do concreto de barragens de usinas hidrelétricas. As técnicas matemáticas necessárias para se atingir este objetivo necessitam da geração do elemento representativo do material (RVE), o qual foi desenvolvido nesta dissertação. Para a geração do RVE do concreto considerá-se a escala mesoscópica, onde o concreto é um material compósito composto de duas fases: Argamassa e agregados graúdos. As informações sobre os agregados foram obtidos a partir de sua curva granulométrica e diversas aproximações para seu formato geométrico foram geradas, como círculos, elipses, esferas e outros, fazendo assim um desenvolvimento gradativo da estrutura geométrica. Após a escolha dos formatos, o posicionamento dos agregados no RVE recai em um problema de detecção de colisão entre figuras geométricas. Em especial, as técnicas de detecção de colisão utilizadas são técnicas bem consolidadas na área de computação gráfica que foram estudadas afim de resolver a problemática descrita. Também foi desenvolvido uma interface gráfica que apresenta a estrutura mesoscópica do concreto a partir dos agregados graúdos gerados. Especificamente para o RVE com agregados em formato elíptico realiza-se um teste de compressão axial, onde calcula-se os deslocamentos, as deformações e as tensões que surgem no material. Para o teste de compressão axial utiliza-se um algoritmo, desenvolvido no projeto de pesquisa - Desenvolvimento de Modelos Computacionais Avançados Para a Simulação do Envelhecimento do Concreto , que resolve o sistema de equações que descreve a situação de compressão a partir do Método de Galerkin Livre de Elementos.

Abstract: This work is part of a project that seeks to develop advanced computer models to simulate the aging of concrete. The mathematical techniques necessary to achieve this require the generation of representative material element (RVE), which was developed in this work. For the generation of RVE the concrete was considered in mesoscopic scale where the concrete is considered a composite material consisting of two phases: mortar and coarse aggregates.The information on the aggregates were obtained from a grading curve and various approaches to its geometric shape were generated, such as circles, ellipses, spheres and others. After the chosen formats, the positioning of the RVE aggregates fell on a problem of collision detection between geometric figures. In particular, the techniques for collision detection used are well established in the area of computer graphics that were studied in order to solve the problem described . Specifically for the RVE with elliptical-shaped aggregates a test of axial compression was performed, where we calculated the displacements, strains and tensions that arise in the material. For the axial compression test was used an algorithm developed by the research group, which solves the system of equations that describes the situation from the compression method Element Free Galerkin.