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Tipo: Dissertação
Título: Simulação termomecânica de base eólica utilizando concreto álcali-ativado com modelo de dano contínuo
Autor(es): França Filho, Paulo Roberto Pereira de
Orientador: Medeiros Junior, Marcelo Silva
Palavras-chave em português: Concreto álcali ativado;Dano contínuo;Sustentabilidade;Elementos finitos
Palavras-chave em inglês: Alkali activated concrete;Continuum damage;Sustainability;Finite elements
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Data do documento: 2024
Citação: FRANÇA FILHO, Paulo Roberto Pereira de. Simulação termomecânica de base eólica utilizando concreto álcali-ativado com modelo de dano contínuo. 2024. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil- Estruturas e Construção Civil) - Centro de Tecnologia. Universidade Federal do Ceará. Fortaleza. 2024.
Resumo: O aumento das preocupações com o aquecimento global e as mudanças climáticas resultou em um foco crescente na sustentabilidade na indústria da construção civil. A produção de cimento, um componente essencial no setor, é uma das principais fontes de emissão de CO2. Isso impulsionou o desenvolvimento de alternativas, como o concreto álcali ativado (AAC), que têm gerado interesse pela redução considerável de emissão de CO2 e pelas propriedades térmicas e mecânicas comparáveis ao concreto convencional (OPC), entretanto não há um consenso na literatura sobre a forma que a geração de calor do material deve ser modelado, bem como de suas relações constitutivas de tensão-deformação, o que dificulta uma normatização e aplicação de forma mais branda em estruturas pelo mundo. As deformações termomecânicas, então, envolvidas nesses processos, podem ser suficientes para causar a fissuração e, dessa forma, comprometer bastante a vida útil da estrutura. Uma forma de analisar o impacto da potencial fissuração do material é através de modelos de dano contínuo, como por exemplo o modelo de Mazars. Foram implementadas, no software ABAQUS, duas subrotinas, uma de geração de calor (HETVAL) e uma de dano contínuo de Mazars (UMAT) e foi realizada uma análise termomecânica comparativa entre os dois materiais. Foi estudada a resposta desses materiais à utilização em um modelo de base de torre eólica. Essas estruturas costumeiramente estão sujeitas à cargas complexas e às altas temperaturas advindas dos processos químicos exotérmicos no período de cura do material. Indicou-se que o modelo de Mazars pode representar adequadamente o comportamento não linear do AAC. Além disso, a geração de calor no AAC, especialmente com binders compostos por cinzas volantes e escória de aciaria, resultou em um aumento de temperatura significativamente menor do que no OPC. Enquanto no OPC foi simulado um dano de 6,5% antes do carregamento e 24% após a aplicação da carga, no AAC não foi observado dano no material durante a simulação, resultando em tensões 29% menores. Este estudo sugere que o AAC pode oferecer vantagens em termos de desempenho mecânico e durabilidade, especialmente em aplicações com grandes volumes de concreto.
Abstract: The increasing concerns about global warming and climate change have led to a growing focus on sustainability in the construction industry. Cement production, a crucial component of the sector, is one of the major sources of CO2 emissions. This has driven the development of alternatives, such as alkali-activated concrete (AAC), which have garnered interest due to their significant reduction in CO2 emissions and thermal and mechanical properties comparable to conventional concrete (OPC). However, there is no consensus in the literature on how the heat generation of the material should be modeled, as well as its constitutive stress-strain relationships, which complicates standardization and wider application in structures worldwide. The thermomechanical deformations involved in these processes can be sufficient to cause cracking, thereby significantly compromising the structure’s lifespan. One way to analyze the impact of potential material cracking is through continuous damage models, such as the Mazars model. Two subroutines were implemented in the ABAQUS software: one for heat generation (HETVAL) and one for continuous damage of Mazars (UMAT), and a comparative thermomechanical analysis was conducted between the two materials. The response of these materials was studied using a wind tower base model. These structures are typically subjected to complex loads and high temperatures due to exothermic chemical processes during the material’s curing period. It was indicated that the Mazars model can adequately represent the non-linear behavior of AAC. Moreover, the heat generation in AAC, especially with binders composed of fly ash and steel slag, resulted in a significantly lower temperature increase compared to OPC. While in OPC, a damage of 6.5% was simulated before loading and 24% after the load was applied, in AAC no damage was observed during the simulation, resulting in 29% lower stresses. This study suggests that AAC may offer advantages in terms of mechanical performance and durability, particularly in applications with large volumes of concrete.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/78945
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/1719455677716675
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/2063895965535802
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DECC - Dissertações defendidas na UFC

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