Lei constitutiva para a simulação da ligação de sistemas NSM FRP no betão

Abstract

Nos últimos anos, a técnica de reforço NSM (Near-Surface Mounted) tem sido utilizada para aumentar a capacidade de carga de estruturas de betão. Esta técnica consiste na inserção de polímeros reforçados com fibras (FRP) no betão de recobrimento dos elementos estruturais. Normalmente, utilizam-se adesivos epóxidos como material de ligação entre o betão existente e o FRP a adicionar. Para estudar o comportamento da ligação em sistemas NSM FRP inseridos no betão é necessário ter em conta, não só o comportamento dos três materiais envolvidos (betão, FRP e o adesivo que os liga), mas também as duas interfaces existentes (FRP/adesivo e adesivo/betão).

No caso dos três materiais envolvidos existem já leis constitutivas bastante robustas para modelar o seu comportamento. Contrariamente, ainda são escassas as leis constitutivas disponíveis para a modelação do comportamento das interfaces. Como consequência disso, a grande maioria dos trabalhos numéricos que existem na literatura ou consideram aderência perfeita entre materiais, não modelando por isso as interfaces, ou recorrem ao uso de leis “bond-slip” (definidas a priori e fisicamente questionáveis) para modelar as interfaces. Em alternativa, neste trabalho apresenta-se uma lei constitutiva baseada na teoria clássica da plasticidade com escoamento. Neste tipo de lei, o comportamento local da ligação é obtido a posteriori através do ajuste de um conjunto de parâmetros numéricos com significado físico bem definido.

A lei referida foi implementada no software de elementos finitos FEMIX 4.0. As suas principais mais-valias prendem-se com a consideração dos modos de fratura I e II e ainda com a possibilidade de realizar modelações 2D ou 3D. A lei apresentada foi validada através da modelação de um ensaio de arranque direto em elementos de betão reforçados com sistemas NSM FRP. Os resultados obtidos mostram que a lei desenvolvida é adequada para a simulação das interfaces existentes nestes sistemas.