Simplified damage models applied in the numerical analysis of reinforced concrete structures

Abstract

This work presents one and two-dimensional numerical analyses using isotropic and anisotropic damage models for the concrete in order to discuss the advantages of these modeling. Initially, it is shortly described the damage model proposed by Mazars. This constitutive model assumes the concrete as isotropic and elastic material, where locally the damage is due to extensions. On the other hand, the damage model proposed by Pituba, the material is assumed as initial elastic isotropic medium presenting anisotropy, plastic strains and bimodular response (distinct elastic responses whether tension or compression stress states prevail) induced by the damage. To take into account for bimodularity two damage tensors governing the rigidity in tension and compression regimes, respectively, are introduced. Damage activation is expressed by two criteria indicating the initial and further evolution of damage. Soon after, the models are used in numerical analyses of the mechanical behavior of reinforced concrete structures. Accordingly with comparison of the obtained responses, considerations about the application of the isotropic and anisotropic damage models are presented for 1D and 2D reinforced concrete structures modeling as well as the potentialities of the simplified versions of damage models applied in situations of structural engineering.Este artigo apresenta análises uni e bidimensionais utilizando modelos de dano isótropo e anisótropo para o concreto com o objetivo de discutir sobre as vantagens deste tipo de modelagem. Inicialmente, o modelo de dano proposto por Mazars é brevemente descrito, onde o mesmo considera o concreto como meio isótropo e elástico, sendo a danificação decorrente de extensões em nível local. Por outro lado, o modelo proposto por Pituba admite o concreto como meio inicialmente isótropo e que passa a apresentar deformações plásticas, bimodularidade e anisotropia induzidas pelo dano. Para levar em conta a bimodularidade, dois tensores de dano governando a rigidez em tração e em compressão são introduzidos. Em seguida, os modelos constitutivos são utilizados em análises numéricas do comportamento mecânico de estruturas em concreto armado. De acordo com as respostas obtidas, discutem-se algumas considerações sobre a aplicabilidade de modelos de dano isótropos e anisótropos na modelagem de estruturas em concreto armado no âmbito de análises uni e bidimensionais, assim como são apresentadas as potencialidades de aplicação de versões simplificadas de modelos de dano em situações da Engenharia Estrutural.