Estudio numérico computacional discreto de los mecanismos de fisura de una matriz de hormigón en compresión uniaxial

De La Torre Ramírez, Mario Atahualpa

2019-09-25

De La Torre Ramírez, M. A. (2019). Estudio numérico computacional discreto de los mecanismos de fisura de una matriz de hormigón en compresión uniaxial. 250 hojas. Quito : EPN.
T-IC/0976/CD 10034

Descargar documento

En este proyecto se desarrolla un modelo numérico computacional discreto que reproduce con cierto nivel de aproximación el comportamiento en fase de agrietamiento del hormigón. El hormigón se representa como una matriz compuesta de partículas poli dispersas que simulan al agregado, enlazadas mediante un modelo de adhesión; que reproduce la función de la pasta cemento-arena. La interacción de los agregados obedece a potenciales de contacto, y el modelo de adhesión Johnson-Kendall-Roberts es aplicado para unir las partículas, todo esto bajo conceptos fundamentales del Método de los Elementos Discretos. El objetivo fundamental es estudiar a nivel de meso escala la dinámica de los agregados conformantes del hormigón, para identificar los mecanismos de pérdida de capacidad uniaxial, que conlleve a mejorar el entendimiento de la física que gobierna el comportamiento a compresión del material. El estudio consideró tres tipos de granulometría para las partículas de grava, con el propósito de analizar su influencia en la respuesta mecánica del modelo discreto de hormigón. Se realizaron experimentos numéricos computacionales del procedimiento descrito en la norma ASTM C39/C39M-18 a través del software LIGGGHTS. El post procesamiento de datos se hizo en Paraview y Matlab. Se concluye que a mayor tamaño nominal para las partículas de grava se alcanza menor capacidad uniaxial, además, es en ellas donde se concentran las mayores fuerzas de contacto, mientras que entre las partículas más pequeñas, que representan al agregado fino, se producen los primeros micro agrietamientos, que crecen hasta convertirse en fisuras visibles.

In this project a discrete computational numerical model is performed that reproduces with some level of approach the crack behavior of concrete. The concrete is represented as a matrix composed of poly dispersed particles that simulate the aggregate, bonded by an adhesion model that reproduces the cement-sand paste’s function. The contact model defines the interaction of the aggregates, and the Johnson-Kendall-Roberts adhesion model is applied to bond the particles. The simulations are based in fundamental concepts of Discrete Elements Method technology. The fundamental objective of this work is to study the dynamics of the aggregates at the meso scale level, in order to identify the loss of uniaxial capacity mechanisms. Identifying these mechanisms could lead to an improved understanding of the physics that govern the material in compression behavior. The study considered three types of granulometry for gravel particles, with the purpose of analyzing their influence on the mechanical response of the discrete concrete model. Computational numerical experiments of the procedure described in ASTM C39 / C39M-18 were performed through LIGGGHTS software. The post data processing was done in Paraview and Matlab. It is concluded that when the nominal size of the coarse aggregate particles is greater, a lower uniaxial capacity is reached. Further, the largest forces of contact are concentrated in the coarse aggregate particles, and the kinematics of the fine aggregate particles trigger the first micro cracks, that develop into large visible fissures.

Ávila Vega, Carlos Fabián, director

HORMIGÓN; TIEMPO ATMOSFÉRICO; COMPRESIÓN UNIAXIAL;