A bi-dissipative damage model for concrete

Abstract

This work deals with an improvement of an anisotropic damage model in order to analyze reinforced concrete structures submitted to reversal loading. The original constitutive model is based on the fundamental hypothesis of energy equivalence between real and continuous media following the concepts of the Continuum Damage Mechanics. The concrete is assumed as an initial elastic isotropic medium presenting anisotropy, permanent strains and bimodularity induced by damage evolution. In order to take into account the bimodularity, two damage tensors governing the rigidity in tension or compression regimes are introduced. However, the original model is not capable to simulate the influence of the previous damage processes in compression regimes. In order to avoid this problem, some conditions are introduced to simulate the damage unilateral effect. It has noted that the damage model is agreement with to micromechanical theory conditions when dealing to unilateral effect in concrete material. Finally, the proposed model is applied in the analyses of reinforced concrete framed structures submitted to reversal loading. These numerical applications show the good performance of the model and its potentialities to simulate practical problems in structural engineering.Este trabalho trata do aperfeiçoamento de um modelo dano anisótropo de modo a analisar estruturas em concreto armado submetidas à inversão de carregamento. O modelo constitutivo original é baseado nas hipóteses fundamentais de equivalência de energia entre meio real danificado e meio contínuo equivalente segundo os conceitos da Mecânica do Dano no Contínuo. O concreto é assumido como um meio inicialmente elástico e isótropo que passa a apresentar comportamento mecânico anisótropo, plástico e bimodular induzidos pelos processos de danificação. Com o intuito de se levar em conta a bimodularidade do meio, são propostos dois tensores de dano governando a rigidez em regimes de tração e de compressão. Entretanto, o modelo original não é capaz de simular a influência de processos prévios de danificação em regimes de compressão. Objetivando contornar este problema, algumas condições são introduzidas no modelo para simular o efeito unilateral causado pelo dano. Observa-se que o modelo de dano está de acordo com as condições obtidas da Teoria Micromecânica quando tratando do efeito unilateral em materiais frágeis, como o concreto. Finalmente, o modelo de dano proposto é aplicado na análise de estruturas de pórticos de concreto armado submetidas a cargas com inversão de sinal. Os resultados comprovam o bom desempenho do modelo e potencialidades para simular problemas práticos da Engenharia Estrutural.