Simulación del proceso de fractura de estructuras de concreto simple, con el modelo de fisura distribuida rotante en el marco del método de los elementos finitos.

El modelo constitutivo de fisura distribuida rotante, permite representar el comportamiento de materiales cuasi--frágiles como el concreto simple que se encuentran sometidos a esfuerzos predominantemente de tensión. En este trabajo se desarrolla, implementa y valida dicho modelo en el marco de los elementos finitos, considerando un estado plano de esfuerzos. El modelo propuesto por Jirásek 2011, fue implementado en el programa de análisis no lineal HYPLAS, considerando tres leyes de ablandamiento diferentes y un ancho de banda variable, que es función del tamaño del elemento finito en la dirección normal a la fisura. Se simularon tres vigas de concreto simple sometidas a flexión y cortante ensayadas experimentalmente por otros autores. El primer ensayo muestra un modo I de fractura, mientras que el segundo y tercero presentan un modo mixto. La respuesta mecánica y la trayectoria de fisuración calculada con el modelo implementado, muestra gran similitud con los resultados experimentales. Con el modelo de fisura distribuida rotante, se logró modelar adecuadamente problemas donde el modo predominante de fallo es el modo I, y también problemas donde el modo I y II son quienes gobiernan el comportamiento del sólido. Lo anterior indica el potencial del modelo, ya que su formulación esta hecha para considerar solamente el modo I de fallo, sin embargo, la suposición de rotación de los ejes locales de la fisura permite que modelos mixtos puedan también ser modelados. The smeared crack rotating model, allows to simulate the behaviour of quasi--brittle materials like the plain concrete under tension stress. This thesis shows the development, implementation and validation of this model under the scope of the finite element method, for a plain stress condition. The constitutive model proposed by Jirásek 2011, was implemented in a non--linear analysis program named HYPLAS. In the modelation, three differents softening laws were considered with a variable crack band width, that is a function of the element size and the normal crack direction. Three differents plain concrete beams under bending and shear actions, were simulated. These ones had been tested by others authors previously. The first beam shows a mode I of fracture, while the second and the third shows a combination of modes I and II. The mechanic response and the crack trajectory were calculated with the implemented model. The numerical and experimental results are similar. With the smeared crack rotating model was possible to simulated in a correct way, problems were the principal failure mode is mode I, and also problems where mode I and II are the ones that rules the beam beahviour. The above indicates the potential that the model has, because the original model formulation was made only to consider failure under mode I, however, the assuption about the local axes rotation, allows to simulate models with a combination of modes I and II.

• Autores: Tamasco Sandoval, Juan Carlos
• Fecha de publicación: 2019
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/76492
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/76492; http://bdigital.unal.edu.co/72927/
• Palabra clave: Materiales cuasi-frágiles; Modelo de fisura distribuida rotante; Método de los elementos finitos; Mecánica de la fractura; Quasi–brittle materials; Smeared crack model; Finite element method; Fracture mechanics
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional