Modelación Numérica de la Falla en Compuestos de Hormigón Reforzado con Fibras

Abstract

El análisis del proceso de fisuración de un material es un tema desafiante en diversos campos académicos e industriales. Uno de los materiales más ampliamente utilizados en las obras civiles es el hormigón, en el cual se realizaron grandes avances respecto a la introducción de mejoras en la tecnología del mismo, en particular en el desarrollo y producción de hormigones reforzados con fibras de acero. El objetivo de este trabajo es estudiar y predecir el comportamiento de falla en elementos estructurales confeccionados con este material mediante la técnica de Elementos Finitos Enriquecidos (EFEM) con un modelo constitutivo basado en la Teoría de Mezclas, considerando tres fases que intervienen: la matriz de hormigón y los mecanismos que tienen en cuenta las interacciones fibra-hormigón: deslizamiento y efecto dovela. Se analiza el inicio de la discontinuidad aplicando la condición de falla localizada mediante la evaluación del tensor acústico, combinado con una técnica para el seguimiento de la discontinuidad basada en una analogía con el problema de conducción de calor. La capacidad del modelo se verifica realizando simulaciones numéricas para predecir el comportamiento mecánico de elementos sometidos a tracción, corte y flexión. Se compara la respuesta con los correspondientes resultados experimentales en términos de curva carga vs. desplazamiento, forma de la fractura y malla deformada.