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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4975| Título: | Previsão da vida à fadiga das barras de aço CA 50 temperadas e revenidas por meio do modelo de Tanaka e Mura |
| Título(s) alternativo(s): | Fatigue life prediction of steel reinforcement bars CA-50 through Tanaka and Mura model |
| Autor(es): | Siqueira, Thais Elenize de |
| Orientador(es): | Nunes, Marina Rocha Pinto Portela |
| Palavras-chave: | Metais - Fadiga Barras de aço Análise estrutural (Engenharia) Metals - Fatigue Steel bars Structural analysis (Engineering) |
| Data do documento: | 21-Fev-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Pato Branco |
| Citação: | SIQUEIRA, Thais Elenize de. Previsão da vida à fadiga das barras de aço CA 50 temperadas e revenidas por meio do modelo de Tanaka e Mura. 2020. Dissertação (Mestrado em Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2020. |
| Resumo: | O fenômeno da fadiga é uma das principais causas de danos em pontes de concreto armado a longo prazo. Nessas estruturas, as barras de aço são determinantes na resistência quando o concreto está em boas condições. O envelhecimento das pontes associado ao crescente volume e carga de tráfego, torna fundamental um bom entendimento do comportamento à fadiga desses elementos. Entretanto, os métodos atuais para análise de segurança à fadiga baseiam-se em metodologias conservadoras para novas estruturas ou sobre um conhecimento incompleto do desempenho das barras de aço. Nesse contexto, esta pesquisa buscou contribuir para o estudo da fadiga em barras de aço CA-50 temperadas e revenidas, um dos tipos de barras encontradas em pontes. Para isso, foi desenvolvido um modelo micromecânico 2D estocástico para previsão da vida à fadiga, com base no modelo de iniciação de Tanaka e Mura para componentes metálicos. No modelo, apenas a fase de iniciação da trinca foi considerada. Como a fase de iniciação pode consumir uma significante parte da vida à fadiga, aspectos da microestrutura, como fase, geometria e orientação dos grãos foram considerados, e ainda a coalescência das microtrincas. O Método de Elementos Finitos foi utilizado para avaliar o campo de tensões nos grãos durante a iniciação e propagação das microtrincas. As simulações foram realizadas para três geometrias de barras. A propagação da trinca, a nível microestrutural, foi considerada ao longo de bandas deslizantes e em função da energia de deformação acumulada, do carregamento e da energia de superfície da microestrutura. Os resultados mostraram que o modelo proposto foi capaz de descrever a iniciação e propagação das microtrincas nas barras de aço com boa concordância com resultados experimentais da literatura. O modelo também foi capaz de prever a vida à fadiga das barras temperadas e revenidas no regime de altos ciclos de fadiga e a dispersão experimental. |
| Abstract: | The phenomenon of fatigue is one of the main causes of damage to reinforced concrete bridges in the long time. In these structures, steel reinforcement bars are determinants of resistance when the concrete is in good condition. The aging of bridges associated with the increasing volume and traffic load, makes it essential to have a good understanding of the fatigue behavior of these elements. However, current methods for safety analysis of fatigue are based on conservative methodologies for new structures or on an incomplete knowledge of the performance of steel reinforcement bars. In this context, this research sought to contribute to the study of fatigue in tempered and tempered CA-50 steel reinforcement bars, one of the types of bars found in bridges. For this, was developed a 2D stochastic micromechanical model for predicting fatigue life, based on the Tanaka and Mura initiation model for metallic components. In the model, only the crack initiation phase was considered. As the initiation phase can consume a significant part of life due to fatigue, aspects of the microstructure, such as phase, geometry and orientation of the grains were considered, as well as the coalescence of the microcracks. The Finite Element Method was used to evaluate the stress field in the grains during the initiation and propagation of microcracks. The simulations were carried out for three bar geometries. The crack propagation, at the microstructural level, was considered along sliding bands and depending on the accumulated strain energy, the loading and the surface energy of the microstructure. The results showed that the proposed model was able to describe the initiation and propagation of microcracks in steel reinforcement bars with good agreement with experimental results in the literature. The model was also able to predict the fatigue life of tempered and tempered bars in the regime of high fatigue cycles and experimental dispersion. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4975 |
| Aparece nas coleções: | PB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
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