Modelagem hidro-mecânica de estruturas de concreto afetada pela reação álcali-agregado

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoAlgumas estruturas de concreto em contato direto com a umidade, que tenham sido executadas com o uso de agregado potencialmente reativo e cimento de alto teor de álcali, estão sujeitas ao desenvolvimento de reações álcali-agregado (RAA). O desenvolvimento destas reações leva à formação de um gel que na presença de água expande exercendo pressão na matriz sólida do concreto, causando fissurações e deslocamentos indesejáveis. O presente trabalho mostra os resultados da implementação em um programa de elementos finitos de um modelo constitutivo baseado em observações experimentais que capta a expansão do concreto sujeito as RAA. Neste modelo os parâmetros que determinam velocidade de formação do gel amorfo e a quantidade de água absorvida pelo gel são dependentes do grau de hidratação do concreto, considerado aqui como um meio poroso não saturado. Assim, as equações do problema mecânico (equilíbrio de tensões) devem ser resolvidas simultaneamente com as equações de fluxo de água no concreto, fazendo-se necessária a solução do problema acoplado hidro-mecânico (HM). Foram implementadas equações constitutivas específicas para o concreto (curva de saturação e permeabilidades relativas à água e ao ar). Inicialmente foram modelados ensaios triaxiais com o objetivo de ilustrar o funcionamento do modelo e se familiarizar com seus parâmetros. Nestes exemplos o concreto está saturado com características mecânicas semelhantes às usadas em estruturas existentes. Posteriormente se apresenta um caso de muro de arrimo em condições de umidade variável com indução de expansões diferenciais na massa de concreto. Uma variação paramétrica mostrou uma sensibilidade do modelo à porosidade, aos tempos de desenvolvimento das reações, tempo de absorção de água e relação de concentração do gel de forma a calibrar de maneira fácil e eficiente uma modelagem com base em dados obtidos em laboratóri