Modelo Hidro-Mecánico Discontinuo Empleando XFEM

Abstract

Para una evaluación numérica confiable de la durabilidad de estructuras de hormigón es importante analizar la interacción entre el estado actual de deterioro del hormigón y el transporte de humedad a través del mismo.
Considerando al hormigón como un medio poroso fisurado permeable, en el presente trabajo se modela el acoplamiento hidro-mecánico en el marco de la teoría de Biot-Coussy. Las ecuaciones resultantes se obtienen combinando las ecuaciones de balance de masa y de momento tanto del fluido como del sólido poroso, y teniendo en cuenta las ecuaciones constitutivas correspondientes al sólido y al fluido en términos de presión y desplazamiento.
Con el objeto de introducir discontinuidades, como son las fisuras en el medio poroso, se utiliza el Método de Elementos Finitos eXtendidos (XFEM). De esta manera, el flujo de fluido dentro de la discontinuidad se puede modelar independientemente del flujo dentro del medio poroso circundante, y a partir de la introducción de funciones de enriquecimiento tanto para el campo de desplazamientos como para el de presiones. La discretización en el espacio se realiza mediante elementos mixtos de tipo 9/4 (9 nodos para desplazamiento y 4 nodos para presión). Las ecuaciones resultantes se integran en el tiempo de manera implícita.