Facultad Regional Concep. del Uruguay
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Item Estudio numérico probabilístico de la capacidad resistente de tubos de HRFA con distribución aleatoria de fibras(2023-04-10) Ferrado, Facundo Luis; Escalante, Mario Raúl; Rougier, Viviana CarolinaEn este trabajo, se presenta un estudio numérico para evaluar la capacidad de carga de tubos de HRFA considerando una orientación y distribución de fibras aleatoria. Para ello, se simuló el ensayo de tres aristas a través de un modelo de elementos finitos 3D en combinación con el método de Monte Carlo. Las fibras son representadas como elementos discretos distribuidos aleatoriamente en la masa de hormigón. El fenómeno de arrancamiento es considerado a través de una modificación del modelo constitutivo del acero. Además, se realizó un estudio paramétrico considerando variaciones en el dosaje de fibras y la clase de hormigón. Los resultados mostraron que la aleatoriedad en la distribución y orientación de las fibras afecta significativamente la carga máxima alcanzada con los tubos de HRFA. Sin embargo, esta carga máxima no varía sensiblemente cuando la distribución sigue una función de probabilidad uniforme, siendo la clase de hormigón el parámetro predominante.Item Análisis de la eficiencia del uso de fibras híbridas como refuerzo del hormigón. Aplicación a tubos de drenaje(2023-08-10) González, Federico Alejandro; Rougier, Viviana Carolina; Escalante, Mario RaúlEl hormigón reforzado con dos o mas tipos de fibras combinadas racionalmente, ´ denominado hormigón reforzado con fibras hıbridas, es un material compuesto que posee propiedades mecánicas mejoradas, especialmente en términos de ductilidad y control de fisuración. Existen diversos tipos de refuerzos híbridos, los cuales incluyen la combinación de fibras de diferentes materiales, con distintas características geométricas y mecánicas. Entre ellas, la combinación de fibras de acero y polipropileno resulta en la mejora de la resistencia a tracción debido al alto modulo y rigidez de las primeras, mientras que las segundas, con bajo modulo e importante capacidad de deformación, contribuyen a mejorar la ductilidad del compuesto. El hormigón reforzado con fibras hıbridas puede ser elaborado y moldeado de manera similar al hormigón simple, donde del mismo modo que cualquier otro agregado. El uso de estos hormigones en tubos de drenaje, sustituyendo de manera parcial o total los refuerzos tradicionales de mallas y barras de acero, podría tener un impacto favorable en la industria del prefabricado desde un punto de vista técnico y económico. En esta Tesis se estudia experimental y numéricamente el comportamiento mecánico del hormigón reforzado con fibras hıbridas (macrofibras de acero y polipropileno) en su aplicación para la elaboración de tubos de drenaje de 600 mm de diámetro. ´ Además, se propone un modelo teórico de calculo para la estimación de la carga máxima en tubos de hormigón reforzado con fibras hıbridas, sometidos al ensayo de compresión diametral de tres aristas. ´ El desempeño mecánico de los tubos mencionados, en términos de capacidad de ´ carga y modos de falla, es comparado con el correspondiente a tubos de hormigón´ armado con refuerzo tradicional de malla de acero, tubos de hormigón simple y con ´ tubos de hormigón reforzado con fibras de acero. Para ello, el programa experimental comprende la elaboración y ensayo de tubos de hormigón reforzado con fibras hıbridas con dos combinaciones distintas de fibras: una de ellas con 20 kg/m3 de fibras de acero y 0,5 kg/m3 de fibras de polipropileno, y la otra, con 20 kg/m3 de fibras de acero y 1,0 kg/m3 de fibras de polipropileno. También los tubos de hormigón reforzado con fibras de acero cuentan con dos dosificaciones diferentes: una con 20 kg/m3 de fibras de acero, y la otra, con 25 kg/m3 de fibras de acero. Los tubos de hormigón armado, que constituyen el grupo de control, corresponden a la clase resistente II según la normativa nacional (Argentina). Los resultados experimentales muestran que los tubos de hormigón reforzados con ´ fibras hibridas alcanzaron los requisitos de resistencia del grupo de control y ofrecen un mejor desempeño mecánico que los tubos de hormigón reforzados con fibras de ´ acero. Además, poseen un comportamiento de rotura dúctil, al contrario de los tubos de hormigón simple que exhibieron una rotura peligrosamente frágil durante los ensayos. Para la simulación numérica se trabaja dentro de la mecánica del continuo con un modelo de daño y plasticidad acoplados desarrollado en el software ABAQUS ® y calibrado a partir de los resultados obtenidos experimentalmente. Dicho modelo permite reproducir el comportamiento de los tubos a partir de algunas de las propiedades mecánicas de los materiales constituyentes y de su disposición en el compuesto. La comparación entre los resultados numéricos y experimentales muestra la capacidad del modelo para simular el comportamiento de los tubos de hormigón reforzado con fibras hıbridas en el ensayo de compresión diametral de tres aristas. Para el calculo teórico de la carga máxima de los tubos en el ensayo de compresión´ diametral, se modifica un modelo existente para fibra única, incorporando los efectos de sinergia que genera la hibridación de las fibras en las propiedades del hormigón. Los resultados obtenidos a partir de dicho modelo modificado muestran una adecuada aproximación a los valores de carga máxima obtenidos experimental y numéricamente, por lo cual, constituye una herramienta útil para el diseño de este tipo de tubos.Item Modelo bi fase del HRFA para el estudio de la influencia de la orientación y distribución de fibras de acero en la resistencia mecánica de tubos de drenaje(Asociación Argentina de Mecánica Computacional, 2019-11-05) Ferrado, Facundo Luis; Escalante, Mario Raúl; Rougier, Viviana CarolinaEn este trabajo se propone un modelo 3D para el estudio probabilístico de la capacidad resistente de tubos de Hormigón Reforzado con Fibras de Acero (HRFA), en el cual el HRFA es considerado como un material bi fase en donde las fibras son representadas como elementos discretos y aleatoriamente distribuidas. La contribución de este trabajo radica en que el modelo así propuesto en combinación con el método de Monte Carlo permite realizar un estudio probabilístico de la capacidad resistente de los tubos, así como también de la influencia que tienen sobre ella, la orientación y distribución de fibras de acero dentro de la masa de hormigón. Para ello, se simula el ensayo de tres aristas normalizado por la norma IRAM 11503, el cual es implementado en una herramienta de análisis por elementos finitos (ABAQUS c ). Se utilizan modelos constitutivos distintos para el hormigón simple y para las fibras. Finalmente, se muestran resultados de las simulaciones a través de tablas de cargas máximas, curvas carga-desplazamiento e histogramas.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.