FRCU - GIMCE: Grupo de Investigación de Mecánica Computacional y de Estructuras

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    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 Carolina
    El 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.
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    Estudio experimental, analítico y numérico del punzonado en losas de hormigón armado reforzado con fibras
    (2024-09-26) Rougier, Viviana Carolina; Faure, Omar Roberto; Retamal, Facundo Atuel; González , Federico Alejandro; Ferrado, Facundo Luis; Giupponi, Yolanda Elizabet; Razetto, César Diego; Denardi, Miqueas Ceferino; Kneeteman, Nicole; Robles, Evelyn Micaela; Nigro, Catalina María; Cergneux, Jordan; Ruiz, Francisco Nicolás; Graciani, Juan Ignacio
    Presentación en la Jornada de Ciencia,Tecnología y Posgrado del Grupo de Investigación GIMCE, sobre el estudio del comportamiento a punzonado de losas de hormigón armado reforzado con fibras, sin ábacos ni capiteles en términos capacidad resistente, modos de falla e influencia del volumen y tipo de fibras incorporados.
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    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 Carolina
    En 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.
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    Modelación numérica del comportamiento mecánico de tubos de hormigón reforzado con fibras de acero
    (2015-11-22) Ferrado, Facundo Luis; Escalante, Mario Raúl; Rougier, Viviana Carolina
    El uso de hormigón reforzado con fibras de acero (HRFA) como material de refuerzo en tubos de hormigón, utilizados para transporte de agua y construcción de alcantarillas en sustitución completa o parcial de la tradicional armadura de barras o malla, puede repercutir favorablemente en la optimización del producto dentro de la industria del prefabricado desdeel punto de vista técnico y económico. El principal efecto de la incorporación de fibras es el control de los procesos de fisuraci´on, dando lugar a notables incrementos en la tenacidad del material compuesto, como así también a beneficios adicionales en lo que se refiere a suresistencia. En este trabajo, como primera etapa de una investigación en curso, se evalúa el comportamiento mecánico de tubos de HRFA, mediante un modelo numérico simple, en donde el HRFA se modela como un material compuesto homogéneo (macro escala). Para la simulación numérica se trabaja dentro de la mecánica del continuo y se utiliza un modelo de da˜no plástico. Las ecuaciones son resueltas mediante el Método de Elementos Finitos y se comparan los resultados con datos experimentales obtenidos por otros autores.
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    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 Carolina
    En 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.
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    Numerical simulation of the three edge bearing test of steel fiber reinforced concrete pipes
    (Asociación Argentina de Mecánica Computacional, 2016-11-11) Ferrado, Facundo Luis; Escalante, Mario Raúl; Rougier, Viviana Carolina
    Historically, steel has been the material chosen to improve the tensile behaviour of concrete. Nowadays, the trending of replacing the traditional reinforcement bars with short and slender fibers randomly distributed in the mass concrete, is growing. This composite material made essentially of common concrete reinforced with discrete fibers is called steel fiber reinforced concrete(SFRC). In this work the mechanical behaviour of SFRC pipes is studied, simulating the diametral compression test called three edge bearing test by means of a 2d model in plane strain state. The SFRC is considered as a homogeneous material and its behaviour is represented through some damage - plasticity model (concrete damage plasticity) which takes into account the progressive reduction in the values of the elastic constants due to plastic strain and damage by means of a stiffness degradation variable. The model assumes that the main two failure mechanisms of the concrete are tensile cracking and compressive crushing, thus, the tensile and compression response is characterized through differentiated uniaxial stress-strain curves. This representation, although simplified, captures the most important features of the concrete response. The equations are solved with a commercial computational package. In addition, and as an alternative for the same problem, a case is addressed in which the SFRC is considered as an equivalent homogeneous material too, although a coupled plastic-damaged model is used where the coupling between plasticity and damage is achieved through a simultaneous solution of the plastic and the damage problem. Finally is presented a modified coupled damaged plasticity model that comes from a modification of the LublinerOller yield criterion from the adoption of a yield function of second degree in the components of the stress tensor. For the coupled damage plasticity the contribution of the fibers is considered through the classic mixture theory according to it is performed a modification of the elastic constants depending on the volumetric contribution of the fibers. Here, the problem is solved using the non-linear finite elements code PLastic Crack dynamic (PLCd) The validity of the numerical tool is performed comparing the results of the simulation with experimental data existing in the literature.
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    Simulation of the three edge bearing test : 3D model for the study of the strength capacity of SFRC pipes
    (Asociación Argentina de Mecánica Computacional, 2018-11-06) Ferrado, Facundo Luis; Escalante, Mario Raúl; Rougier, Viviana Carolina
    The use of SFRC as building material, has been expanding its possibilities beyond conventional applications. Among its new applications, SFRC pipes appear as a new reliable alternative to the common pipes which use steel mesh as reinforcement, due to the structural benefits that mean the fiber addition. In spite of the advances achieved regarding the knowledge of the behavior of SFRC as a structural material, a numerical tool which allows to predict the mechanical response of SFRC pipes is needed,this is due to the complexity of the costly experimental campaigns. In this work the mechanical behavior of SFRC pipes is numerically assessed by means of the simulation of the three edge bearing test (TEBT) according to IRAM 11503 standard through a tridimensional model, which is implemented using a finite element analysis tool. SFRC is considered as an homogeneous material described for a damage-plasticity model which consider different behaviors in tension and compression by means of stress-strain uniaxial curves. These curves are obtained from equations arising from theoretical-experimental developments of other authors. Finally the results of the simulations are shown by means of load-deflection curves, ultimate loads charts and strength distribution diagrams, which are compared with those ones obtained in a experimental campaign carried out by the authors themselves. The results are complemented with some pictures depicting the experimental campaign mentioned above, with both the equipment used during the tests as well as the failure modes of the pipes are shown.