Estudo Numérico de Chapas Cimentícias Reforçadas com Fibras de Sisal sob Flexão em Três Pontos

O uso de fibras naturais como reforço em matrizes cimentícias tem se destacado pelo potencial de reduzir impactos ambientais e melhorar o desempenho mecânico de compósitos à base de cimento. Este trabalho apresenta a modelagem numérica do ensaio de tração na flexão em três pontos de chapas cimentícias reforçadas com fibras de sisal, considerando inicialmente o material como um meio homogêneo equivalente. Nesta abordagem, as propriedades elásticas são estimadas por meio da Regra das Misturas e posteriormente ajustadas com base nos resultados experimentais obtidos para o compósito. O estudo compreende o desenvolvimento de modelos 2D e 3D de uma chapa com dimensões (250 x 250 x 10) mm, conforme a NBR 15498, adotando um vão de 215 mm entre apoios. As simulações concentram-se, nesta etapa, na representação do regime elástico linear, permitindo a obtenção da curva carga-deslocamento e a comparação com a porção inicial das curvas experimentais. A análise da distribuição de tensões ao longo da espessura é conduzida com o objetivo de identificar a posição da linha neutra e as regiões de máxima tração e compressão previstas pela teoria da flexão. Experimentalmente, observou-se que o compósito apresenta comportamento strain hardening, caracterizado pelo aumento de tensão após o início da fissuração, evidenciando a atuação eficiente do mecanismo de ponte de fissuras promovido pelas fibras. Para avaliar a influência da orientação das fibras, desenvolve-se um modelo ortotrópico, no qual as propriedades elásticas variam nas direções principais do material, sendo comparado com um modelo isotrópico equivalente. Adicionalmente, o comportamento pós-pico e o processo de fratura são incorporados à modelagem por meio de dados experimentais de fratura.