Modelo Numérico para el Análisis del Comportamiento de Materiales Cementicios Reforzados con Fibras Naturales (original) (raw)
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Avances del Modelado de Mortero Cementicio Reforzado con Fibras Naturales
2019
Las fibras naturales son un recurso renovable que puede aprovecharse para generar materiales compuestos que satisfagan requisitos de costo y resistencia. Estas fibras presentan caracteristicas geometricas y mecanicas muy variadas, incluso para un mismo tipo de fibra. En este trabajo se presentan los avances en el modelado del comportamiento mecanico de compuestos de mortero cementicio y fibras de bagazo y canamo. Se tiene en cuenta la variacion de las propiedades mecanicas y se comparan los resultados numericos obtenidos con resultados experimentales propios.
Modelación del Comportamiento Cíclico de Hormigón Reforzado con Fibras
2017
En los ultimos anos se ha estudiado el uso de hormigones reforzados con fibras (HRF) para construccion, reparacion y refuerzo de elementos estructurales de hormigon armado sometidos a cargas ciclicas. En todos los casos se logra un aumento de la capacidad de disipacion de energia, de la resistencia y disminucion del dano que permite disenar estructuras mas esbeltas con menor cuantia de armadura. A pesar de los resultados experimentales alentadores disponibles, hace falta continuar con la investigacion y el desarrollo de modelos numericos que permitan disenar y predecir el comportamiento del HRF en este tipo de aplicaciones. Para ello, es indispensable desarrollar modelos constitutivos que sean capaces de reproducir el comportamiento de compuestos cementicios reforzados con fibras bajo cargas ciclicas y calibrarlos con resultados experimentales. En este trabajo se presenta una extension al caso de cargas ciclicas de un modelo previamente desarrollado para HRF bajo cargas cuasi estati...
Análisis Experimental del Comportamiento de un Suelo Granular Cementado Artificialmente y Reforzado con Fibra de Polipropileno, Sometido a Ensayos Triaxiales de Carga-Descarga-Recarga, 2019
Con el presente estudio se contribuye a la mejor interpretación del comportamiento elastoplástico con daño isotrópico de suelos granulares reforzados con distintos porcentajes de fibras de polipropileno y cemento portland, mediante la realización de los ensayos triaxiales de carga, descarga y recarga, sobre arenas con distintas densidades. Keywords Abstract Sand-Cement-Fiber Damage Polyproylene Fiber Sand-Fiber Triaxial Test The present study contributes to the best interpretation of the elastoplastic behavior with isotropic damage of granular soils reinforced with different percentages of polypropylene fibers and portland cement, by performing triaxial loading, discharge and recharge tests, on sands with different densities. 1. Introducción El comportamiento de los suelos usualmente presenta mucha incertidumbre, teniendo en gran medida condiciones que dan un pobre desempeño para alcanzar los retos de las obras de ingeniería en el presente. Se pueden encontrar abundantes opciones para mejorar las propiedades del suelo cuando estos no son capaces de cumplir con los requerimientos de diseño, como la compactación, estabilización granulométrica, estabilización mediante procesos físicos-químicos, e inclusión de elementos resistentes. El objetivo de la utilización de fibra y cemento es complementar las bondades otorgadas por ambos materiales, para mejorar la respuesta de la masa de suelo frente a cargas dinámicas o de tracción, como por ejemplo lo es el viento y las cargas vehiculares, aumentando la resistencia pico y pos-pico al corte. 2. Descripción Del Contexto 2.1. Fundamentación Los factores, las combinaciones de ellos y los mecanismos de interacción entre ellos, que influyen en el comportamiento del compuesto suelo-cemento-fibras, son varios y muy complejos. Las fibras que son incorporadas al suelo como elementos a tracción por medio de mecanismos de interacción en su interfase, mejoran la resistencia mecánica del suelo a compresión y corte, actúan en el control de la propagación de fisuras. En ese sentido, las características de resistencia y de deformabilidad del elemento de refuerzo tienen una influencia fundamental en el comportamiento tensión-deformación del suelo reforzado. Las fibras solamente pasan a ejercer una acción efectiva dentro de la masa del suelo cuando ésta, sometida a esfuerzos externos, sufre deformaciones. El funcionamiento de las fibras como elementos de refuerzo es entonces comandado por las características de deformabilidad del suelo y por la forma de distribución de estas deformaciones, que dependen del tipo de solicitación al cual el material está siendo sometido. En cambio, el cemento estabiliza químicamente, actúa como conglomerante de los granos de suelo brindando una cohesión y mayor resistencia mecánica, rigidez, además de disminuir la porosidad. 2.2. Objetivos de la Investigación 2.2.1. General • Caracterizar el comportamiento elastoplástico con daño continuo de una arena media y densa reforzada con fibras de polipropileno y cementada artificialmente, mediante ensayos de compresión triaxial bajo ciclos de carga y descarga.
Compuestos Laminados De Matriz Polimérica Reforzados Con Fibras Naturales: Comportamiento Mecánico
Resumen— El grado de comprensión de la mecánica de materiales compuestos laminados subyace al nivel de sus aplicaciones y la consistencia de su desempeño. La especialización alcanzada por el tema se refleja en la amplitud de la documentación disponible, tanto en cantidad como en intereses específicos. Esta situación obliga a una sistematización periódica del conocimiento generado, cuyo propósito es sostener este proceso mediante la vinculación de nuevas personas e ideas a lo ya construido. En este artículo de sistematización el estado actual del conocimiento aplicado se presenta como una serie de ideas, a las que subyace el concepto de naturaleza multi-escalar del comportamiento mecánico de los materiales compuestos. En el transcurso se deja ver el rol de las técnicas de caracterización mecánica y microscópica en la construcción de conocimiento sobre el tema. Palabras clave—Mecánica de compuestos, Materiales laminados, Modelación multiescala. Abstract—The degree of understanding of the mechanics of laminated composites depends on the applications and consistency of specific performance. The specialization reached on the subject is reflected on the breadth of available documentation, both in quantity and specific interests. This situation requires a periodic systematization of generated knowledge, with the purpose of supporting this process by linking new people and ideas to what is already built. In this article the current systematization of applied knowledge is presented as a series of ideas, underling the concept of multi-scale nature of the mechanical behavior of composite materials. The role of mechanical and microscopic characterization techniques in building knowledge on the subject is seen throughout the document.
Modelo Para Compuestos Laminados Reforzados Con Fibras
Mecánica Computacional, 2004
En los últimos años, los materiales compuestos han reemplazado progresivamente a los materiales tradicionales en una amplia variedad de aplicaciones. Dentro de los compuestos, es de especial interés el caso de los materiales laminados compuestos por láminas con fibras unidireccionales dispuestas en distintas direcciones. Para el adecuado diseño de piezas constituidas por estos materiales, se requiere disponer de modelos que permitan evaluar su rigidez y resistencia. En este trabajo se presenta un modelo general para compuestos formados por láminas reforzadas con fibras. El modelo se obtiene de una generalización de la teoría de mezclas clásica, teniendo en cuenta la participación en la deformación y tensión del compuesto de cada una de las componentes en sus direcciones principales de simetría. Las ecuaciones constitutivas del compuesto resultan de la combinación de las ecuaciones constitutivas de las láminas que, a su vez, se obtienen de la combinación de fibras y matriz. El modelo desarrollado permite considerar a cada una de las componentes con un modelo elastoplástico anisótropo general. En el trabajo se describen las hipótesis básicas de la teoría de compuestos propuesta y las distintas etapas en la obtención del modelo final. Se presenta, además, un algoritmo para la implementación numérica en un programa de elementos finitos 3D no lineal. El trabajo se completa con ejemplos de aplicación y comparación de resultados con resultados experimentales. Los mismos muestran la capacidad del modelo propuesto para simular el comportamiento rigidez y resistencia de compuestos laminados de distintos tipos de materiales y estructuras.
Comportamiento de Elementos Estructurales de Hormigón Reforzado con Fibra Bajo Cargas Explosivas
Mecánica Computacional, 2012
Resumen. El hormigón ha sido ampliamente utilizado para la construcción de distintos tipos de estructuras de protección resistentes a explosiones e impactos. Al ser un material de tipo frágil, la adición de fibras de acero en su matriz incrementa considerablemente la tenacidad y su capacidad de absorción de energía. Muchos estudios han demostrado que la ductilidad a cargas impulsivas puede verse sustancialmente aumentadas al insertar fibras aleatoriamente distribuidas en la matriz del hormigón. En estos casos, el material tiene un comportamiento complejo y no es fácil de definir y calibrar sus propiedades mecánicas para reproducir numéricamente los patrones de agrietamiento y astillamiento. Con el fin de estudiar este tipo de efectos como también la influencia de la distancia al foco de explosión en la desintegración del material y las ventajas de adicionar fibras en la matriz, se presentan en este trabajo resultados de la simulación numérica de placas de hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) bajo cargas explosivas. El análisis ha sido realizado mediante hidrocódigo usando un modelo homogéneo aproximado para el HRFA. Este modelo se deriva de un modelo original desarrollado para hormigón (RHT model), modificando apropiadamente los parámetros para caracterizar su comportamiento en tracción usando una respuesta bilineal. La caracterización a tracción del HRFA se obtiene utilizando un modelo para compuestos anisótropos modificado, que tiene en cuenta los efectos de la esbeltez de la fibra, como también la orientación y cantidad de fibras utilizada. El modelo homogéneo resultante está calibrado con resultados experimentales obtenidos de ensayos "pull-out" cuasi estáticos, y ensayos de compresión y tracción uniaxial. Los resultados de la simulación numérica muestran una importante influencia de las fibras en la respuesta del hormigón, confiriéndole un aumento de la resistencia a la propagación de fisuras como así también una considerable disminución de la perdida de masa producida por astillamiento y fenómenos de desintegración, debido a la modificación de la curva de ablandamiento en el modelo de hormigón. Estos resultados que también han sido observados en los ensayos experimentales, publicados por distintos autores, pueden ser obtenidos numéricamente con la simple modificación de la curva de ablandamiento en el modelo de hormigón para tener en cuenta el efecto de las firbas. Para la validación de los resultados, las simulaciones numéricas son comparadas con ensayos experimentales de placas de HRFA bajo cargas explosivas.
Scientia et Technica, 2020
El uso de fibras de tereftalato de polietileno (PET) en el concreto representa un gran avance en la industria de la construcción ya que estas fibras contribuyen a la disminución de la fisuración por esfuerzos de tensión y por fenómenos de retracción plástica, además de incrementar la durabilidad de los compuestos basados en cemento. Sin embargo, a la fecha aún existe información limitada sobre el efecto positivo de las fibras PET recicladas en el desempeño físico y mecánico de compuestos basados en cemento. Con el fin de fortalecer el estado del arte actual en tal aspecto, este estudio evalúa el comportamiento físico y mecánico de morteros de cemento adicionados con fibras PET en dosificaciones de 0 kg/m3, 1.33 kg/m3, 2.66 kg/m3, 4 kg/m3 y 5.33 kg/m3, mediante ensayos de resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, porosidad abierta, densidad volumétrica y absorción al agua. Las fibras PET lisas utilizadas presentaban una longitud 25 mm y diámetro 0.68 mm (relación de aspecto...
Comportamiento del Hormigón Modelado Mediante Elementos Finitos Enriquecidos - EFEM
2016
En los ultimos anos se han desarrollado numerosos modelos numericos para analizar elementos estructurales de hormigon, sin embargo es necesario profundizar el estudio del comportamiento del hormigon cuando este se fisura. El objetivo de este trabajo es reproducir numericamente la respuesta de elementos de hormigon simple, mediante tecnicas de Elementos Finitos Enriquecidos EFEM, con la adopcion de leyes cohesivas adecuadas para analizar la fisura. El presente modelo constitutivo se calibra a partir de los resultados de ensayos experimentales de probetas sometidas a traccion y flexion. La comparacion de los resultados numericos con los experimentales prueba la validez del modelo utilizado.