Modelamiento discreto no lineal de la respuesta estructural de elementos de hormigón armado reforzados con acero de alta resistencia utilizando tecnología de elemento finito y elasto-plasticidad

En el presente proyecto se realiza un análisis de la respuesta no lineal de elementos de hormigón armado reforzado con acero de alta resistencia (esfuerzo de fluencia 5000 kg/cm2) sobre la base de un modelo computacional basado en tecnología de elemento finito y que utilizó modelos constitutivos que aproximan la respuesta no-lineal de los materiales. Los modelos son validados en base a una comparación de las curvas carga-deformación obtenidas en ensayos de laboratorio y curvas obtenidas como resultados del modelo numérico computacional. Para este análisis numérico computacional se empleó el programa basado en tecnología del elemento finito, ANSYS Workbench 19.2 versión estudiantil, donde se desarrollaron bloques de código en el lenguaje de diseño paramétrico de ANSYS, para definir las propiedades mecánicas de cada material y condiciones de la superficie de interacción entre materiales. Los resultados muestran que, utilizando una idealización discreta del acero de refuerzo, leyes constitutivas diferenciadas para cada tipo de material, las curvas de comportamiento de los modelos computacionales se asemejan en un grado aceptable a las curvas de los elementos ensayados. El nivel de aproximación obtenido en los modelos computacionales generados en este trabajo deja abierta la posibilidad de continuar el estudio del comportamiento mecánico de elementos estructurales construidos con acero de refuerzo de alta resistencia que empieza a ser fabricado en el Ecuador.

In this project, an analysis of the non-linear response of concrete elements reinforced by high-strength steel (yield stress 5000 kg / cm2) is carried out for a computational model based on finite element technology and constitutive models that approximate the non-linear response of the materials. The models are validated based on a comparison of the load-deformation curves obtained in laboratory tests and curves obtained as results of numerical computational models. ANSYS Workbench 19.2 student version, was used. Code blocks in the ANSYS parametric design language were developed in order to characterize the mechanical properties of each material. In addition interfaces between materials were also represented computationally. The results show that by using a discrete idealization of the reinforcing steel, different constitutive laws for each type of material it is possible to reproduce with a good degree of approximation the experimental load displacement curves of the elements tested. The level of approximation obtained in the computational models developed in this work paves the way for future studies of the mechanical behavior of structural elements built with high-strength reinforcing steel that is beginning to be manufactured in Ecuador.

Ávila Vega, Carlos Fabián, director