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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.18.2015.tde-03082015-083943
Documento
Autor
Nome completo
Gustavo de Miranda Saleme Gidrão
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2015
Orientador
Banca examinadora
Carrazedo, Ricardo (Presidente)
Haach, Vladimir Guilherme
Rodrigues, José de Anchieta
Título em português
Propriedades dinâmicas do concreto e relações com sua microestrutura
Palavras-chave em português
Acústica
Concreto
Dinâmica
Ensaios não destrutivos
Módulo de elasticidade
Resumo em português
O módulo de elasticidade do concreto é uma propriedade muito importante para o projeto estrutural. Apesar do comportamento tensão-deformação não linear do concreto, uma estimativa adequada desta propriedade é fundamental para a análise estrutural, avaliação de efeitos de segunda ordem e verificações de deslocamentos. Em especial, o módulo de elasticidade dinâmico é uma propriedade muito importante na análise de vibrações excessivas. Todavia, sua determinação é tipicamente feita a partir do módulo de elasticidade estático. Os códigos normativos usualmente apresentam equações para estimativas do módulo de elasticidade estático a partir da resistência do concreto à compressão, densidade e tipo de agregado utilizado. Logo, outra limitação de tais estimativas é a não consideração de características da zona de transição além do tipo, fração volumétrica e dimensão dos agregados empregados na mistura. Por outro lado, a teoria dos materiais compósitos multifásicos permitiu, nos últimos tempos, o avanço dos modelos de previsão das propriedades do material. Portanto, o entendimento isolado do comportamento da pasta, areia, brita, argamassa e zona de transição é importante para a previsão do comportamento do compósito concreto. Desta forma, utilizou-se do ensaio acústico para a caracterização de variadas dosagens de pasta, argamassa, rocha e concreto. Assim, foi possível investigar a correlação entre as propriedades dinâmicas do compósito concreto e sua microestrutura. Variações de parâmetros como o fator água-cimento, maturidade, presença de superplastificante e tipo de agregado graúdo utilizado na mistura impuseram variados padrões microestruturais, e estes foram avaliados frente às propriedades dinâmicas do material, em especial, ao módulo de elasticidade dinâmico. Também foi possível a constatação da interdependência microestrutural entre o módulo de elasticidade dinâmico, módulo de cisalhamento e coeficiente de amortecimento. Já o coeficiente de Poisson apresentou pouca correlação com as outras propriedades supracitadas. Finalmente fez-se a inferência sobre a precisão das estimativas para módulo de elasticidade dinâmico através das equações empíricas contidas em normas e dos modelos teóricos obtidos via formulação para materiais bifásicos. Uma curva que correlaciona o módulo de elasticidade dinâmico e estático foi proposta para a maturidade referente aos 28 dias.
Título em inglês
Dynamics properties of concrete and relations with its microstructure
Palavras-chave em inglês
Acoustics
Concrete
Dynamics
Elastic modulus
Non-destrutive tests
Resumo em inglês
The modulus of elasticity of concrete is a very important property for structural design. Despite the nonlinear stress-strain behavior of concrete, an appropriate estimate of this property is essential for structural analysis, evaluation of second-order effects and excessive deflexions. In particular, the dynamic modulus of elasticity is an important property in analysis of excessive vibration. However, this value is often estimated from the static modulus. Design codes usually contain equations estimating the static modulus based on compressive strength of concrete, density and type of aggregate used. Another limitation of such estimates is neglecting the characteristics of the transition zone, and the type, size and volume fraction of the aggregates used in the mixture. On the other hand, the theory of multiphase composites materials has allowed in recent times, advances of predictive models of material properties. Therefore, the isolated understanding of paste behavior, sand, gravel, mortar and transition zone is important for predicting concrete composite behavior. In this way, the acoustic test it was utilized for characterization of the various mixes of the paste, mortar, rock and concrete. Thus, it was possible to investigate the correlation between the dynamic properties of the composite concrete and its microstructure. Variations in parameters such as the water-cement ratio, maturity, presence of superplasticizer and type of coarse aggregate used in the mix, imposed various microstructural patterns, and these were evaluated face to the material dynamic properties, in particular to the dynamic modulus of elasticity. Detected a microstructural interdependence between the dynamic modulus of elasticity, shear modulus and damping coefficient It was also. On the other hand, the Poisson ratio, presented low correlation with the other properties mentioned. Finally an inference about the accuracy of estimates for dynamic modulus of elasticity through empirical equations contained in standards and theoretical models obtained by the formulation for biphasic materials was made. A curve that correlates the dynamic and static modulus of elasticity was proposed for the age of 28 days.
 
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Data de Publicação
2015-08-07
 
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