Estudo de caracterização mecânica de blocos de concreto vibro-compactados à seco

Abstract

O objetivo principal deste trabalho é determinar as características físicas e mecânicas dos concretos vibro-compactados a seco para fins estruturais. Foram realizados ensaios para a determinação da área líquida, absorção de água, massa específica, resistência à tração e compressão, módulo de elasticidade, coeficiente de Poisson, modo de ruptura à compressão e tenacidade à fratura à tração e compressão. Além disso, procurou-se simular as distribuições das tensões por métodos numéricos computacionais lineares e não-lineares para verificar o nível das tensões, no intuito de reproduzir os resultados experimentais a fim de desenvolver componentes de melhor desempenho para fins estruturais. Pode-se concluir que, pelas análises nas deformações de compressão e tração, ocorreu uma maior dispersão de valores em função da propagação da fissura, em que a variação média do coeficiente de Poisson foi da ordem dos 60% e para o módulo de elasticidade foi de 13%. A resistência à tração característica do concreto vibro-compactado foi 1,91 MPa, calculada para um nível de confiança de 95%. A resistência à tração direta foi 0,58 vezes a resistência à tração na flexão. Nas simulações, o modelo proposto permitiu uma boa aproximação, para a previsão da resistência última, entre os resultados obtidos numericamente e os experimentais. Houve uma aproximação nos valores das deformações laterais do modelo numérico comparado ao experimental até, aproximadamente, 50% da resistência última. Já para as deformações axiais, não se conseguiu reproduzir os resultados experimentais, devido à rigidez medida nos modelos teóricos serem maiores que as experimentais. A mudança de parâmetros, como o módulo de elasticidade no modelo teórico, não produziu uma equivalência entre a tensão última obtida numericamente com a resistência à compressão experimental.

The aim of this work is to determine the physical and mechanical behavior of vibro-dry concrete for structural purposes. Tests have been made to determine the net area, water absorption, density, axial compression, elasticity modulus, Poisson ratio, failure mode under compression, tenacity under tensile and compression strain. After a sequence of tests made in the laboratory, it was possible to understand the mechanical properties of vibro-dry concrete block for developing new components for structural purpose. Furthermore, the results of a combined experimental program and numerical modeling to evaluate the linear and non-linear behavior of vibro-dry concrete block were done. For compression and tensile strain, it can be concluded from this work that there was an increasing on the dispersion values due to propagation of the failure. The average coefficient variation of Poisson's ratio was around 60% and for the elasticity modulus was 13%. Characteristic tensile strength of the vibro-compacted concrete was 1.91 MPa, calculated for a confidence level of 95%. The direct tensile strength was 0.58 times the flexural strength. The model proposed for numerical simulations gave a better approach between experimental and numerical results to predict the limit of compressive strength of a block. There was a good approach between numerical models and experimental results of lateral strain until 50% of the limit tensile strength. The numerical model was not being able to reproduce the axial strain on experimental results, due to stiffness measurement on the theoretical models being larger than the experimental ones. The changing of elasticity modulus did not produce difference on compressive strength of numerical model.