Modelagem por elementos finitos para análise de tensões e deformações por fluência no concreto compactado com rolo

Abstract

Resumo: Este trabalho apresenta um procedimento para a análise de estruturas executadas em camadas, especialmente barragens em concreto compactado com rolo (CCR), levando-se em consideração os efeitos térmicos e da fluência do concreto na determinação dos campos de tensões e de deformações. O procedimento apresentado incorpora a evolução da construção, permitindo considerar a velocidade de execução e a espessura das camadas. O modo construtivo repercute na evolução do campo de temperaturas, que também é afetado pelas condições de exposição e pela geração adiabática do concreto. O foco principal do trabalho consiste na avaliação das deformações e das tensões de fluência do concreto. Como o lançamento das camadas se faz em pequenos intervalos de tempo, o carregamento em cada camada atua em idades recentes do concreto, muito sujeitas a maiores deformações por fluência e com resistências características muito menores do que quando a barragem estiver pronta. Para avaliar tais efeitos, são apresentadas algumas simulações que procuram destacar a importância da consideração dos efeitos da fluência na resposta estrutural da barragem. A simulação numérica é baseada no Método de Elementos Finitos e foi realizada através do pacote comercial ANSYS®/Multiphysic (Versão8.0), utilizando sua linguagem de programação em APDL. Os exemplos apresentados e os resultados obtidos mostram a importância de se considerar o efeito da fluência na modelagem de barragens executadas em concreto compactado com rolo. Isto é verificado quando são comparados os resultados das tensões, destas modelagens numéricas, desconsiderando o efeito da fluência.

Abstract: This work presents a method for the analysis of concrete layered structures, especially Roller Compact Concrete (RCC) Dam, talking into account the thermal effect and creep of concrete resulting in determination of field stress/strain. The presented work incorporates the evolution of the construction, allowing considering the speed of execution and the thickness of the layers. The method of construction reflect in the evolution of the field of temperatures, that also is affected by the conditions of exposition and the adiabatic generation of the concrete The main focus in this work consists in evaluating the stress/strain of creep concrete. As the launching it makes in small intervals of time, the load in each layer acts in recent ages of the concrete, very susceptible the biggest creep strain and with very lesser tensile characteristic of what when the dam will be ready. To evaluate these effects, some simulations are presented and show the importance of the consideration of the creep effect in the structural reply of dam. The numerical simulation is based on the Finite Elements Method (FEM) and it was made through the software commercial ANSYS®/Multiphysic (Versão8.0), using its programming language in APDL. The examples and the results show the importance to consider the creep effect in numerical simulations of rolled compact concrete dam. That is verified when the stress results, of this simulations, are compared when the creep effect is not considered.