Análisis numérico de fenómenos de fisuración por contracción en estructuras de hormigón simple

Abstract

Cuando la contracción térmica y la contracción por secado superan ciertos valores límites en las estructuras de hormigón, sumado a las condiciones de restricción a las que se encuentran sometidas dichas estructuras, usualmente las mismas se fisuran. En aquellos casos en los que no se encuentra comprometida la estabilidad estructural poder controlar el fenómeno de fisuración es importante porque la vida en servicio de las estructuras puede encontrarse afectada. Por esta razón, resulta de interés predecir la edad y los patrones de fisuración, pero esto no es frecuentemente posible en estructuras sin defectos o sometidas a estados tensionales uniformes, resultando necesario implementar un criterio para definir zonas de fisuración preferentes. En la presente tesis se propone un criterio para definir dichas zonas de fisuración preferentes basado en la heterogeneidad del hormigón, resultado de sus múltiples fases componentes, las cuales originan propiedades mecánicas no uniformes en el material. Para considerar la heterogeneidad del hormigón se desarrolló un algoritmo basado en números aleatorios, que incluye la variación de las propiedades mecánicas del material en el tiempo. El algoritmo se aplica en un código de elementos finitos y agrupa a los elementos de la malla de elementos finitos en sets asignándoles una resistencia diferente mediante la utilización de números aleatorios siguiendo una distribución de Gauss o de Weibull. Para la validación del algoritmo se reprodujeron resultados experimentales disponibles en la bibliografía de ensayos de anillos circulares y elípticos sometidos a contracción restringida y ensayos propios en anillos circulares utilizando un modelo de plasticidad con daño. Las edades y patrones de fisuración obtenidos muestran buena correlación con los resultados de los ensayos.