Analise de parametros de tenacidade ao fraturamento de concretos obtidos em ensaios de flexão de vigas

Resumo: O concreto é um compósito de comportamento inelástico com ruptura caracterizada pelo amolecimento. A fissura nesse tipo de material é coesiva e o desenvolvimento da zona de processos inelásticos bem como a formação da interface coesiva, ao nível laboratorial, são influenciadas pelo tamanho do corpo de prova. Há muitos anos investiga-se o efeito do tamanho do corpo de prova sobre a Energia de Fraturamento, G c, do concreto e de outros materiais cimentícios. Importantes passos foram dados em direção ao estabelecimento de modelos que pudessem conduzir à determinação da Energia de Fraturamento G c, independentemente do chamado efeito de escala, a exemplo do modelo do Efeito de Escala, preconizado pela RILEM (Réunion lnternationale des Laboratoires d'Essais de Matériaux). Neste trabalho investiga-se o efeito de escala não só sobre a Energia de Fraturamento, G c, bem como sobre a Tenacidade ao Fraturamento do concreto simples, K IC, através de ensaios de flexão de vigas. As investigações são conduzidas utilizando-se vigas similares, com alturas variando desde 3 cm até 12 cm de altura e a Tenacidade ao Fraturamento é determinada através dos Modelos dos Dois Parâmetros e da Fissura Efetiva sugeridos pela RILEM, além do processo de linearização adotado pela ISRM (Intemational Society of Rock Mechanics). A Energia de fraturamento é determinada utilizando-se o Modelo do Efeito de Escala, também da RILEM. Os resultados de Tenacidade ao Fraturamento mostram-se fortemente influenciados pelo efeito de escala, com o aumento da altura do corpo de prova, dentro do espectro de altura pesquisado. Dentro deste trabalho, investigou-se também o fenômeno de relaxação da carga, verificado quando da manutenção do deslocamento de abertura da entrada do entalhe, CMOD, no instante correspondente à carga máxima, sob condições de deformação controlada, associando-a a um eventual desfazimento da interface coesiva. Sob esta ótica modelou-se a extensão da interface coesiva no patamar da carga máxima. Os valores de Tenacidade ao Fraturamento decorrentes da utilização destas extensões a demonstraram uma certa constância, independentemente do tamanho do corpo de provaAbstract: Concrete is a composite that behaves inelasticaly, with failure characterized by softening. Crack in this kind of material is said to be cohesive. The development of an inelastic process zone ahead of the crack front as well as the formation of the cohesive interface, at laboratory level, are directly infIuenced by the specimen Size. The effect of the specimen scale on the Fracture Energy, Gc, for concrete and other cementitious materials has been addressed by several investigators in the last two decades. Important advances were accomplished towards the validation of models that conduet to the determination of the Fracture Energy, independent1y of the so called Size Effect. In this work the Size Effect on Fracture Energy and Fracture Toughness, Krc, is investigated for plain concrete, using three-point bend tests on specimens with initial through notches. The investigation is conducted using similarbeams, with height varying from 3 cm to 12 cm. The Fracture Toughness is deterrnined using the Two-Parameter Crack Model and the Effective Crack Model suggested by RILEM (Intemational Union ofTesting and Research Laboratories for Materiais and Structures), and the linearization procedure proposed by ISRM (Intemational Society ofRock Mechanics). The Fracture Energy is determined using the Size Effect Model, also proposed by RILEM. The Fracture Toughness values obtained from the laboratory tests to be strongly influenced by the Size Effect, within the range of sizes investigated. In this dissertation the phenomenon of relaxation, observed at peak load under a constant CMOD condition, was investigated and associated to a possible break down of the cohesive interface. Under these circunstances, the lenght of the cohesive interface at peak load was modeled. The results of Fracture Toughness originated from these lengths appear to be almost constant, independently of specimen siz