Study and application of the constitutive models for the concrete based on the continuum damage mechanics

No trabalho estudam-se alguns aspectos relativos à formulação teórica e à simulação numérica de modelos constitutivos para o concreto fundamentados na Mecânica do Dano Contínuo, incluindo-se os chamados métodos simplificados de análise estrutural. Inicialmente apresenta-se uma discussão sobre deformações permanentes e anisotropia induzidas pela evolução do dano. A resposta unilateral do concreto submetido a solicitações com inversão de sinal, também é comentada. Cada um dos fenômenos é ilustrado por respostas observadas experimentalmente. O modelo de dano proposto por Mazars para o concreto submetido a carregamento proporcionalmente crescente é então analisado. Em seguida, apresenta-se uma extensão do modelo considerando-se o aspecto unilateral no comportamento do concreto. Na sequência, analisa-se o modelo constitutivo proposto por La Borderie em seus aspectos de formulação e resposta numérica. O modelo é mais completo permitindo levar em conta todos os fenômenos discutidos anteriormente. Um outro aspecto considerado no trabalho é relativo à aplicação dos modelos estudados à análise de estruturas aporticadas. Em termos de discretização destacam-se a técnica de divisão dos elementos estruturais em estratos e os chamados modelos simplificados. Neste último caso, o modelo de Flórez-López é analisado e a simplificação consiste na definição prévia, sobre a estrutura discretizada através de elementos de viga e de coluna, de zonas de localização da plastificação e do dano; no limite com a evolução do processo de carregamento, aquelas zonas passam a se constituir em rótulas. Por último uma generalização do modelo anterior proposta por Álvares é estudada. Os resultados numéricos fornecidos pelos modelos são confrontados com os experimentais de vigas em concreto armado (biapoiadas e com diferentes taxas de armadura) e de um pórtico em concreto armado.In this work some aspects related to the theoretical formulation and numerical simulation of constitutive models for the concrete based on the Continuum Damage Mechanics are studied, including simplified methods of structural analysis. Initially a discussion about permanent strains and anisotropy induced by the evolution of the damage is presented. The unilateral response of the concrete submitted to loadings with signal inversion is commented as well. Each one of the phenomena is illustrated by experimental tests. The damage model proposed by Mazars for the concrete under proportional increasing load is then analysed. Afterwards, it is shown an extension of the model considering the unilateral aspect ofthe concrete behaviour. In the sequence the constitutive model proposed by La Borderie is presented in its aspects of formulation and numerical response. This model is more complete, allowing to take in to account all the phenomena discussed previously. Another aspect considered in the work is related to the application of the models studied to the analysis of framed structures. Regarding the discretization, the technique of division of the structural elements in layers and the so called simplified models are enhanced. In this last case, the model proposed by Flórez-López is analysed and the simplification consists on previous definition of yielding and damage zones over the assembly of beam and colunm elements, which compose the discretized structure; in the limit evolution of the loading process, these zones become hinges. Finally, a generalization of the previous model proposed by Álvares is studied. The numerical results supplied by the models are compared with the experimental results of reinforced concrete beams (simply supported and with different reinforced rates) and of a reinforced concrete frame