Facultad Regional Concep. del Uruguay
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Item Estudio numérico-experimental del comportamiento mecánico-estructural de tubos de hormigón reforzado con fibras de acero(2024-03-22) Ferrado, Facundo Luis; Escalante, Mario Raúl; Rougier, Viviana CarolinaLa utilización de tubos de sección circular es la opción m ´ as difundida en la actualidad para aplicaciones de drenajes urbanos. La consideración de las fibras de acero como material de refuerzo en tubos de hormigón, en sustitución completa o parcial de la tradicional armadura, podrían tener un impacto positivo en la optimización del producto. Este impacto positivo esta relacionado con las propiedades mejoradas del hormigón reforzado con fibras (HRFA) en comparación con el hormigón tradicional reforzado con barras, entre las que se destacan un mejor comportamiento a tracción principalmente en estado pos-fisura junto con una mayor ductilidad y capacidad de deformación. Las dificultades actuales respecto a su uso están asociadas principalmente a la necesidad de un mayor conocimiento del comportamiento del HRFA aplicado a este tipo de estructuras y también a la escasez de modelos numéricos capaces de predecir aproximadamente el desempeño de los tubos. En este trabajo se investiga el comportamiento mecánico-estructural de tubos de HRFA elaborado con materiales y sistemas de fabricación utilizados por nuestra industria. Para ello, se plantea un modelo representativo de dos fases (hormigón-fibras) que considera la orientación y distribución aleatoria de las fibras dentro de la masa de hormigón y la influencia de dichas variables en la capacidad resistente del tubo. El modelo así propuesto tiene en cuenta también la proporción y geometría de la fibra. Para el hormigón se utiliza un modelo constitutivo desarrollado por el FIB MODELCODE 2010 mientras que para las fibras se utiliza un modelo de material que tiene en cuenta el fenómeno de arrancamiento de manera macroscópica. El modelo numérico desarrollado es implementado en un programa de elementos finitos, el cual reproduce el comportamiento mecánico de tubos de HRFA al someterlos a un ensayo de compresión diametral normalizado. Se llevo a cabo a su vez una campana experimental a escala real y los resultados ˜ obtenidos son comparados entre si. Finalmente se realizo una estimación teórica de los resultados obtenidos numérica y experimentalmente. La metodología propuesta permite analizar la influencia de la orientación y distribución de las fibras en la capacidad resistente del tubo. Del estudio numérico se concluye que dichas variables tienen una influencia significativa en el comportamiento de los tubos estudiados aquí. Por su parte, de la campana experimental se puede concluir que las fibras pueden utilizarse, en dosis adecuadas, como reemplazo de la armadura tradicional y que su utilización modifica tanto la capacidad de carga como el modo de falla en tubos.Item Análisis estocástico de tubos de hormigón reforzado con fibras de acero : efecto de la distribución y orientación de las fibras en la capacidad resistente del tubo(Asociación Argentina de Mecánica Computacional, 2016-11-11) Ferrado, Facundo Luis; Escalante, Mario Raúl; Rougier, Viviana CarolinaEl hormigon reforzado con fibras (HRF) su usa actualmente en una amplia rama de aplicaciones. Como material de refuerzo, el uso del HRF en tubos de drenaje como sustitucion parcial o total de armaduras de acero podría tener un impacto positivo en la optimizacion del producto en la industria del prefabricado. Es conocido que la adicion de fibras en el hormigón provee ventajas tanto desde el punto de vista tecnico como económico. Desde el punto de vista técnico, se consigue una mejora sustancial de algunas de las propiedades del hormigon, especialmente con el agregado de fibras metálicas. El uso de fibras tambien contribuye económicamente, ya que permite ahorrar en operaciones de ensamble y colocacion del refuerzo tradicional de armaduras y reduce también la mano de obra utilizada, uso de equipamientos y riesgos asociados. El principal efecto del agregado de fibras es el del control del proceso de fisuracion, que resulta en un aumento significativo de la tenacidad del compuesto, así como tambien, en beneficios adicionales relativos a su resistencia. Sin embargo, la distribucion y orientación de las fibras, en relacion a un plano de fisura son importantes a los efectos de optimizar sus beneficios. En este trabajo, se utiliza un enfoque probabilístico para estudiar el efecto de la distribucion y orientación de las fibras en la matriz de hormigon, sobre el comportamiento mecánico de los tubos de hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA). El HRFA es considerado un material compuesto con una matriz de hormigon y fibras cortas con diferentes orientaciones distribuidas en su volumen. El modelo numerico, en el cual el HRFA se modela como un compuesto homogéneo equivalente (macro escala), se resuelve mediante el metodo de elementos finitos asociado con el método de Monte Carlo a fin de llevar a cabo un analisis estocástico. El efecto de distribución de las fibras se tiene en cuenta modificando las propiedades del compuesto homogeneo de acuerdo a la fracción de volumen de fibras en cada elemento finito. Un criterio similar se utiliza para tener en cuenta la orientacion de las fibras. Finalmente, se discuten los resultados numericos obtenidos para diferentes dosificaciones de fibras agregadas, los cuales se muestran a traves de distintos gráficos y tablas comparativas.