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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Giovanni Pais Pellizzer
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2019
Orientador
Banca examinadora
Leonel, Edson Denner (Presidente)
Carrazedo, Rogério
Fernandes, Gabriela Rezende
Nogueira, Caio Gorla
Possan, Edna
Título em português
Sobre a modelagem numérica da difusão de cloretos no concreto: uma abordagem pelo método dos elementos de contorno com aplicação de modelos de confiabilidade e otimização
Palavras-chave em português
cloretos
concreto armado
confiabilidade
corrosa
difusão
método dos elementos de contorno
otimização
Resumo em português
O principal mecanismo de transporte de íons cloreto pelos microporos do concreto é a difusão. Em um dado instante do processo difusivo, quando a concentração de cloretos na interface concreto/armadura atinge um valor limite, ocorre a despassivação das armaduras. É neste instante que se encerra a etapa de iniciação e onde se inicia a etapa de propagação da corrosão. Considerando-se que após o início da etapa de propagação a segurança estrutural decai rapidamente, devido aos diversos mecanismos deletérios ocasionados pela corrosão, é fundamental prever adequadamente quando se dará o seu início. Existem disponíveis na literatura diversos métodos para a análise da etapa de iniciação. Contudo, poucos utilizam o método dos elementos de contorno (MEC) para este fim. Além disso, devido à elevada aleatoriedade presente neste fenômeno, uma abordagem sob um ponto de vista probabilístico apresenta grande potencial para um tratamento adequado do problema. Por fim, objetivando encontrar configurações de projeto propícias a manutenção de um dado nível de segurança mínimo durante toda a vida útil estrutural, podem ser empregados modelos de otimização sob incertezas. Assim, o presente trabalho tem por objetivo apresentar uma formulação baseada no MEC que torne possível a análise determinística, probabilística e de otimização da etapa de iniciação para problemas de difusão no concreto em regime transiente. É descrita a formulação do problema e o esquema de resolução do mesmo, implementados computacionalmente. Exemplos de aplicação são apresentados validando e mostrando a eficiência das formulações adotadas. Destacam-se as limitações de soluções analíticas, as potencialidades da solução numérica e a grande influência que as condições de contorno exercem sobre o fenômeno.
Título em inglês
On the numerical modeling of diffusion of chlorides in concrete: an approach by the boundary element method with the application of reliability and optimization models
Palavras-chave em inglês
boundary element method
chlorides
corrosion
diffusion
optimization
reinforced concrete
reliability
Resumo em inglês
Diffusion is the main transport mechanism of chloride ions through the micropores of concrete. At a given moment of the diffusive process, when the chloride concentration at the concrete/reinforcement interface reaches a threshold level, reinforcement depassivation occurs. At this point, the initiation stage ends and the corrosion propagation stage begins. Considering that after the start of the propagation stage the structural safety decays rapidly, due to the various deleterious mechanisms caused by corrosion, it is essential to adequately predict when it will start. Several methods for the analysis of the initiation stage are available in the literature. However, few of then use the boundary element method (BEM) for this purpose. Moreover, due to the high randomness present in this phenomenon, a probabilistic approach presents great potential for an adequate treatment of the problem. Finally, in order to find project configurations propitious to maintaining a given minimum level of safety during the entire useful structural life, optimization models under uncertainties can be used. Thus, the present work aims to present a formulation based on the BEM that makes possible the deterministic, probabilistic and optimization analysis of the initiation stage for unsteady state diffusion problems in concrete. The problem formulation and the implementation resolution scheme are described. Application examples are presented validating and showing the efficiency of the formulations adopted. The limitations of analytical solutions, the potentialities of the numerical solution and the great influence that the boundary conditions weigh on the phenomenon are highlighted.
 
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Data de Publicação
2019-07-01
 
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