Homogeneização computacional não linear de alvenaria utilizando a formulação tridimensional da teoria dos volumes finitos
Alvenaria;
Homogeneização;
Elasticidade;
Dano e plasticidade;
FVDAM
A alvenaria é um dos materiais de construção mais antigos que ainda permanece amplamente utilizado na construção civil devido à sua viabilidade econômica, rapidez de execução e desempenho estrutural satisfatório. O presente trabalho tem como objetivo estudar e implementar procedimentos de homogeneização de alvenarias utilizando como ferramenta numérica a formulação tridimensional da teoria dos volumes finitos. Em sua fase inicial, o estudo considera as alvenarias como sistemas periódicos formados por blocos e juntas constituídos por materiais, homogêneos, isotrópicos e elásticos lineares. Os procedimentos de homogeneização são fundamentados na formulação FVDAM (Finite-Volume Direct Averaging Micromechanics), considerando três diferentes versões: estado plano de tensão (EPT), estado plano de deformação generalizada (EPD) e tridimensional geral (FVT-3D). Nessa fase inicial, as propriedades elásticas efetivas e os campos médios de tensão nos domínios das células unitárias são obtidos por cada uma das referidas versões da formulação FVDAM e, em seguida, comparados com o intuito de avaliar diferenças relativas, consistências físicas e concordância com outros resultados produzidos por abordagens de homogeneização disponíveis na literatura. Além disso, assumindo que a argamassa que constitui as juntas obedece ao critério de Drucker-Prager, envoltórias macroscópicas iniciais de plastificação/falha da alvenaria são geradas. Com base nos resultados produzidos nessa fase inicial do estudo, pode-se afirmar que as predições fornecidas pela versão EPD apresentaram boa concordância em relação a aquelas originadas pela versão FVT-3D, com menor custo computacional. No que diz respeito à versão EPT, observou-se que os resultados correspondentes ao plano do painel de alvenaria também estão suficientemente próximos daqueles fornecidos pela versão FVT-3D. No entanto, vale ressaltar que as tensões atuantes fora do plano do painel de alvenaria, não capturadas pela versão EPT, podem ser relevantes para o desencadeamento de efeitos não lineares exibidos pelo material, como fissuração e plastificação, os quais serão posteriormente considerados. Na segunda parte deste trabalho, os procedimentos de homogeneização serão estendidos mediante a incorporação de modelos constitutivos não lineares baseados nas teorias de dano e plasticidade objetivando avaliar a resposta efetiva da alvenaria após o regime elástico.