Aplicación de un modelo con asignación aleatoria de propiedades al estudio de fenómenos de contracción en hormigón simple

Abstract

Las deformaciones en el hormigón, que dependiendo de su magnitud pueden provocar la fisuración del material, ocurren en general como resultado de la respuesta a las cargas externas y a la acción de diversos agentes presentes en el medio ambiente. En efecto, cuando el hormigón recientemente endurecido e independientemente de que esté sometido o no a la acción de cargas externas es expuesto a la temperatura ambiente y a la humedad generalmente sufre una contracción térmica, debido a los gradientes de masa y de superficie que se generan como consecuencia del calor liberado durante la hidratación del cemento. A su vez, debido a la pérdida de humedad de la mezcla que tiene lugar durante el proceso de fraguado, el hormigón también sufre una contracción por secado. Debido a la importancia de este fenómeno, se han desarrollado numerosos ensayos para estudiar cómo las propiedades del material afectan a la fisuración por contracción. Uno de ellos es el ensayo de anillo de contracción restringida, descrito en la norma ASTM C 1581 (Standard Test Method for Determining Age at Cracking and Induced Tensile Stress Characteristics of Mortar and Concrete under Restrained Shrinkage). En este trabajo se presenta el algoritmo desarrollado por los autores en Matlab que permite considerar la aleatoriedad presente en las propiedades mecánicas del hormigón. Esto último se puede considerar como un criterio de localización para el estudio de fisuración en estructuras inicialmente intactas. Para validar la aplicación del mismo se llevó a cabo la simulación numérica del ensayo ASTM C 1581 en anillos circulares y elípticos utilizando el modelo “Concrete Damaged Plasticity (CDP)” disponible en el código Abaqus/Standard. Las salidas del algoritmo son datos de entrada para el modelo CDP. Los resultados obtenidos se compararon con los disponibles en la bibliografía. En el segundo apartado se explican el ensayo ASTM C 1581. Por otro lado, en el tercer apartado se introduce el modelo constitutivo utilizado y en el cuarto apartado se describe la asignación aleatoria del material. En el quinto apartado se presenta el modelo numérico. Por último, en los apartados sexto y séptimo, se analizan los resultados y se presentan las principales conclusiones del trabajo.