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dc.contributor.authorSantos Junior, Gilvan Bezerra dos
dc.date.accessioned2023-11-16T12:56:05Z
dc.date.available2023-11-16T12:56:05Z
dc.date.issued2023-08-17
dc.identifier.citationSANTOS JUNIOR, Gilvan Bezerra dos. Design of an UHPC with local materials: procedures, properties and modelling parameters. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18909.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18909
dc.description.abstractUltra-high performance concrete (UHPC) is a cementitious composite with high compressive and tensile strength and ductile behavior. Its mixture comprises Portland cement, silica fume (SF), a filler, fine sand, superplasticizer admixture, a low water-to-binder ratio, and a high steel microfiber volume. Although UHPC production is now disseminated worldwide, its manufacturing and property evaluation are complex. Hence, a correct selection of materials and equipment is necessary. This thesis focuses on developing and evaluating a UHPC mixture with local materials and available regular laboratory equipment. Initially, in selecting materials, each local raw material's mineralogical and chemical compositions and particle size were determined for an accurate choice. The mixing procedure was tested in a three-speed horizontal pan mixer with different stages to obtain a homogeneous and self-compacting mixture. The design method utilized was the Modified Andreasen and Andersen. After determining the initial composed mix curve, some adjustments refined the mix design to obtain the required properties. To validate the UHPC developed, the physical and mechanical properties were evaluated. The tests were performed according to the Brazilian Standards and the French NF P18-470. The compression test was carried out with low load rates to obtain the post-peak descending branch. The tensile curve was determined indirectly through an inverse analysis by 3-point and 4-point bending tests. In addition, the splitting test response was evaluated. Lastly, the mechanical tests were utilized to obtain the parameters needed to define the material in a finite element numerical analysis. This work confirms that producing UHPC with local materials and regular laboratory equipment is possible. Starting from the correct selection of materials and procedures, 130 MPa compressive and 6.5 MPa elastic tensile 28-day strengths were achieved with a practically self-compacting material and superior durability parameters of 1.02% air content and 3.0% water porosity. The step-by-step inverse analysis response was compared to simplified methods, and the French Standard Institute (AFNOR) and Japan Society of Civil Engineers (JSCE) standardized tensile curves presented a better fit. Furthermore, the Concrete Damage Plasticity (CDP) model parameters were obtained and calibrated according to compression and flexural responses.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoengpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectUHPCpor
dc.subjectEmpacotamento de partículaspor
dc.subjectAnálise inversapor
dc.subjectParâmetros do CDPpor
dc.subjectParticle packingeng
dc.subjectInverse analysiseng
dc.subjectCDP parameterseng
dc.titleDesign of an UHPC with local materials: procedures, properties and modelling parameterseng
dc.title.alternativeDosagem de UHPC com materiais locais: procedimentos, propriedades e parâmetros de modelagempor
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor1Parsekian, Guilherme Aris
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7798651726059215por
dc.contributor.advisor-co1Carnio, Marco Antônio
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9718956606062025por
dc.description.resumoConcreto de ultra alto desempenho (UHPC) é um compósito cimentício definido por suas elevadas resistências à compressão e à tração, assim como um comportamento dúctil. Sua mistura é composta por cimento Portland, sílica ativa, filler, areia fina, aditivo superplastificante, baixa relação água-cimento, e elevado volume de microfibras metálicas. Apesar da produção do UHPC atualmente ser disseminada mundialmente, sua fabricação e análise de suas propriedades são processos complexos. Portanto, uma correta seleção dos materiais e equipamentos é necessária. Esta tese tem como objetivo desenvolver e avaliar um UHPC com materiais locais e equipamentos de laboratório normalmente disponíveis. Inicialmente, na etapa de seleção dos materiais, as composições mineralógicas e químicas dos insumos, assim como o tamanho de suas partículas, foram determinadas para uma escolha mais adequada. O procedimento de mistura foi testado em um misturador horizontal de três velocidades variando as etapas do processo para se obter um material homogêneo e autoadensável. O método de dosagem utilizado foi o Andreasen e Andersen Modificado. Após determinar as proporções dos materiais iniciais, alguns ajustes foram necessários para refinar o traço e obter as propriedades desejadas. Para validar o UHPC desenvolvido, suas propriedades físicas e mecânicas foram avaliadas. Os ensaios foram realizados de acordo com as normas brasileiras e a norma francesa NF P18-470. O ensaio de compressão foi conduzido com uma baixa taxa de carregamento com o intuito de se obter o trecho pós pico do diagrama tensão-deformação. A curva do comportamento à tração foi determinada indiretamente através de uma análise inversa dos ensaios de flexão de 3 e 4 pontos. Além disso, a resposta do ensaio de compressão diametral foi analisada. Por último, as respostas dos ensaios mecânicos foram utilizadas para obter os parâmetros necessários para a definição do material em uma análise numérica em elementos finitos. Este trabalho confirma que é possível produzir UHPC com materiais locais e equipamentos de laboratório comumente encontrados. Iniciando pela correta seleção dos materiais e procedimentos, obteve-se um material com 130MPa de resistência à compressão e limite elástico à tração de 6,5MPa, ambos aos 28 dias. O UHPC foi classificado como praticamente autoadensável e obteve-se notáveis parâmetros de durabilidade, como 1,02% de ar incorporado no estado fresco e 3% de porosidade. As curvas obtidas na análise inversa foram comparadas com respostas de métodos simplificados, sendo aquelas obtidas pelas normas da Associação Francesa de Normalização (AFNOR) e Sociedade Japonesa de Engenheiros Civis (JSCE) as que tiveram melhores correlações. Além disso, os parâmetros do modelo de plasticidade do dano do concreto (CDP) foram obtidos e calibrados com as curvas dos ensaios de compressão e de flexão.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECivpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURASpor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/3119305504194865por
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0001-6573-1478por
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-5939-2032por
dc.contributor.advisor-co1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-2005-8555por


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