Um estudo numérico do efeito térmico em concreto massa

Abstract

O concreto massa é geralmente utilizado em obras de grande porte, como barragens e fundações. É denominado assim por apresentar concretagens de grandes dimensões e volume. Essas características influenciam para o aumento da temperatura no interior do concreto devido à liberação de calor no processo de hidratação dos produtos cimentícios, esse processo é chamado de calor de hidratação. Junto com o calor de hidratação, os efeitos de condução, radiação e convecção, assim como as condições iniciais e de contorno do concreto também influenciam na elevação da temperatura do material. No entanto, a principal causa de preocupação nesses tipo de problema é o gradiente térmico atingido, ou seja, a diferença entre as temperaturas máxima e mínima que o concreto está sujeito. Pois, quanto maior o gradiente térmico, maior a probabilidade de surgimento de tensões térmicas que provocam as fissurações. As características e propriedades do concreto utilizado também influenciam diretamente nos efeitos térmicos. As análises realizadas com o ANSYS apresentam bastante performance quanto à evolução de temperatura, mudanças na geometria e condições de contorno. Isso mostra que a aplicação do método dos elementos finitos (MEF) pelo programa pode ser eficiente para a solução da equação de Fourier que rege os problemas de transferência de calor. A utilização do MEF pelo programa para o desenvolvimento das isotermas de temperatura no interior do concreto apresentou-se de forma satisfatória quanto a evolução de temperatura no interior de uma estrutura de concreto massa. Desta forma, as estruturas podem ser estudadas antes mesmo da execução, visualizando possíveis situações criticas. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The concrete mass is generally used in large construction such as dams and foundations. Concrete mass is called in this way for presenting large dimension and volume of concreting. These characteristics influence the temperature rise in the interior of the concrete due to release of heat in the process of hydration of cementitious products, this process is called the hydration heat. Together with the hydration heat, the effects of conduction, radiation and convection, as well as initial and boundary conditions of the concrete also influence the temperature rise of the concrete mass material. However, the main cause of concern in this type of problem is the temperature gradient achieved, ie the difference between the maximum and minimum temperatures that the concrete is subject. For the higher the thermal gradient, the greater the probability of occurrence of the thermal stresses causing cracking. The characteristics and properties of concrete used also directly influence the thermal effects. The analysis performed with ANSYS have enough performance for the evolution of temperature, changes in geometry and boundary conditions. It shows that the application of finite element method (FEM) by the program could be efficient for the solution of Fourier equation that defines the heat transfer problems. The use of the FEM by the program for the development of isotherms temperature within the concrete showed satisfactory results as the evolution of temperatures within the mass concrete structure. Thus, the structures can be studied even before the execution, observing possible critical situations