Autor(es):
Pereira, Hélder Filipe Sousa Gomes 
Data: 2014
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10348/3031
Origem: Repositório da UTAD
Assunto(s): Betão armado; Modelação numérica; Comportamento mecânico; 624.012(043); 620.17(043); 004.42(043)
Descrição
A presente dissertação tem como principal objetivo o estudo numérico do fenómeno de
aderência entre varão de aço e o betão. Este trabalho incidiu exclusivamente na modelação
numérica do ensaio de arrancamento de varões de aço de embebidos em provetes de betão,
permitindo assim estudar o comportamento da interface aço / betão.
O estudo do comportamento da aderência entre aço / betão tem sido motivo de estudo por
inúmeros autores ao longo de várias décadas. Trata-se de um assunto de uma complexidade
bastante elevada devido à multiplicidade e interação de mecanismos de reforço ao nível de
distintas escalas do material (desde meso até um nível macro), que surgem aquando do
arrancamento de um varão de uma determinada matriz. Assim iniciou-se a presente tese com a
realização de uma exaustiva revisão bibliográfica do comportamento mecânico da interface
aço / betão, que é apresentada no Capítulo 2, apresentando-se no Capítulo 3 a revisão
bibliográfica relativa a estudos experimentais referentes ao fenómeno da ligação aço / betão.
Finalmente foi realizada a modelação do ensaio de arrancamento com o objetivo de simular o
comportamento de aderência aço / betão. A modelação numérica do problema foi executada
recorrendo ao método dos elementos finitos (MEF), suportada pelo programa comercial
ABAQUS®. A modelação da interface aço / betão foi efetuada com recurso a elementos
coesivos, de modo a se conseguir modelar resposta da interface aço / betão.
A modelação numérica foi iniciada com um exaustivo estudo paramétrico, em que foi
analisada a influência da malha, da espessura da camada dos elementos coesivos, da
viscosidade dos elementos coesivos, dos diâmetros dos varões de aço e do comprimento de
amarração do varão. Concluindo-se que o parâmetro que mais pode influenciar os resultados é
a viscosidade atribuída aos elementos coesivos. Após a conclusão do estudo paramétrico,
evoluiu-se para a modelação do ensaio de arrancamento, numa primeira fase recorreu-se a
elementos coesivos dispostos na interface aço / betão supondo o varão liso de modo a permitir
modelar a resposta do comportamento da interface similar à obtida experimentalmente. Por
último modelou-se o ensaio de arrancamento com a inclusão de nervuras no varão de aço,
permitindo assim ter uma resposta próxima dos ensaios experimentais, essencialmente ao
nível da força máxima de arrancamento, contudo em termos de rigidez a resposta numérica foi ligeiramente superior. The main scope of the present work is numerical study of interfacial bond phenomenon
between rebar and concrete. This study focused mainly on the numerical modelling of pullout
tests performed on steel bars embedded in concrete specimens, allowing to study the
behaviour of the interface rebar / concrete.
Over several decades the study of the bond behaviour between rebar / concrete has been the
subject of study by many authors. It is a matter of very high complexity due to multiplicity
and interaction of reinforcement mechanisms at different levels of material scales (i.e. from
meso to a macro level). These phenomena arise during the pullout of a rebar from certain
matrix. Therefore, in a first stage of this thesis, was conducted a comprehensive literature
review of the mechanical behaviour of the rebar / concrete interface, which is presented in
Chapter 2. In Chapter 3 the literature review of experimental test setups for assessing the
pullout behaviour is given. Moreover, it will be focused some of the parameters that influence
the overall pullout response.
Finally, was performed the numerical modelling of pullout tests in order to obtain the local
bond stress – slip relationship. The numerical modelling of the problem was performed using
the finite element method (FEM), supported by commercial program ABAQUS®. The
modelling of the interface steel rebar / concrete was carried out with cohesive elements, in
order to be able to model the interface response between the rebar and concrete. The
numerical modelling was initiated with a comprehensive parametric study, where the
influence of the mesh, the cohesive elements layer thickness, the cohesive elements viscosity,
the diameters of steel rebar and the length of tie rebar was analysed. It was concluded that the
parameter that most can have a huge influence in the results is the cohesive elements’
viscosity. After the completion of the parametric study, it has performed the numerical
simulation of pullout tests modelling the rebar surface as smooth. Finally, the numerical
simulation of the pullout test, was performed with the inclusion of ribs in rebar, thus allowing
to have a response close to the experimental test, essentially at the level of the maximum
pullout force, but in terms of rigidity the numerical response was slightly higher. Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil
Tipo de Documento
Dissertação de Mestrado
Idioma
Português
Orientador(es)
Cunha, Vítor Manuel Couto Fernandes; Cruz, José Manuel Sena
