Neste trabalho é proposta uma abordagem eficaz do ponto de vista computacional, buscando representar a propagação de fissuras em elementos de concreto simples e concreto reforçado com fibras de aço (CRFA). A Aproximação Contínua de Descontinuidades Fortes (ACDF) é aplicada utilizando um enriquecimento elementar (E-FEM) para simular a propagação de fissuras na matriz de concreto. As fibras de aço são representadas por elementos finitos unidimensionais com dois nós (elementos de treliça), cujo comportamento é descrito por um modelo constitutivo elastoplástico unidimensional. As fibras são posicionadas considerando um efeito parede, através de uma distribuição randômica uniforme e isotrópica. O aço e o concreto são discretizados em malhas de elementos finitos independentes. Em seguida, elementos finitos de acoplamento (EFA) são inseridos para realizar as conexões entre os elementos de aço e concreto, cuja interação é descrita através de um modelo constitutivo de dano contínuo apropriado. As fissuras na matriz de concreto são modeladas com base em um modelo de dano contínuo à tração, o qual é integrado através de um esquema implícito-explícito (Impl-Ex), para evitar problemas de convergência. A propagação das fissuras através dos elementos de concreto é feita por meio de um algoritmo de propagação local de fissuras. Análises numéricas são realizadas para comprovar a viabilidade da metodologia. Primeiramente, são analisadas estruturas de concreto simples, buscando investigar a influência dos parâmetros adotados para a matriz de concreto e para o modelo constitutivo utilizado na representação das regiões de falha. Sequencialmente, alguns exemplos são avaliados com a adição de fibras de aço nas regiões de falha, a fim de verificar a influência desses reforços no comportamento mecânico do compósito. Os resultados demonstram que a metodologia proposta é promissora e consegue descrever apropriadamente a propagação de fissuras em estruturas de CRFA.

This work proposes an effective approach from a computational point of view, seeking to represent the propagation of cracks in plain concrete and steel fiber reinforced concrete (SFRC) members. The Continuum Strong Discontinuity Approach (CSDA) is applied with an elemental enrichment (E-FEM) to simulate the crack propagation in concrete matrix. Steel fibers are represented by one-dimensional finite elements with two nodes (truss elements), which behavior is described by a one-dimensional elastoplastic constitutive model. The fibers are positioned considering a wall effect through a uniform and isotropic random distribution. Steel and concrete are discretized into independent finite element meshes. Then, coupling finite elements (CFE) are inserted to make the connections between the steel and the concrete elements, which interaction is described through an appropriate continuous damage constitutive model. The cracks in the concrete matrix are modeled based on a tensile continuous damage model, integrated through an implicit-explicit scheme (Impl-Ex), to avoid convergence problems. The propagation of cracks through the concrete elements is performed by means of a local tracking algorithm. Numerical analyses are performed to assess the viability of the methodology. First, simple concrete structures are numerically simulated, seeking to investigate the influence of the parameters adopted for the concrete matrix and the constitutive model used to represent the failure regions. Sequentially, some examples are evaluated with the addition of steel fibers in the failure regions to verify these reinforcements influence on the composites mechanical behavior. The results demonstrate that the proposed methodology is promising and is able to properly describe the propagation of cracks in SFRC structural members.