Análisis Mesoestructural Del Acoplamiento Higro-Mecánico En El Estudio De La Retracción Por Secado Del Hormigón

Abstract

En este trabajo se presenta una extensión del modelo mecánico a nivel meso-estructural para materiales heterogéneos al estudio de problemas higro-mecánicos acoplados, que se ha venido desarrollando durante los últimos años dentro del grupo de investigación de la ETSECCPB, UPC. La modelización representa explícitamente los principales componentes del material a nivel mesoescala, de modo que en el caso del hormigón se discretizan los áridos de mayor tamaño rodeados de una matriz que caracteriza conjuntamente al mortero y a los áridos de menor tamaño. Dentro de la malla de elementos finitos se incluyen a priori elementos junta sin espesor, con el fin de representar las principales trayectorias potenciales de fisuración. En este artículo se presenta la aplicación del modelo al análisis de la retracción por secado en el hormigón. Se realiza un análisis acoplado higro-mecánico del problema de difusión no lineal de humedad en el mortero. El acoplamiento se ha implementado mediante una estrategia en “staggered”, que relaciona dos códigos independientes que actúan sobre la misma malla de elementos finitos. En primer lugar se muestra un ejemplo de verificación que incluye resultados de diferentes aspectos de la difusión de humedad y el estado de fisuración para distintas edades. Posteriormente, se analiza de forma preliminar el efecto del tamaño y el porcentaje en volumen de los áridos de mayor tamaño, sobre las deformaciones de retracción y la difusión de humedad. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la potencialidad del modelo, que permite considerar un análisis conjunto mesomecánico – acoplado. Se han introducido mejoras en el generador de mallas 2D con el fin de simular casos más complejos, recientemente obtenidos experimentalmente por el grupo de investigación de van Mier (J. Bisschop y J. G. M. van Mier, Mat. & Struct., 35: 453-461 (2002)), en los que se pone en evidencia la influencia tanto del tamaño de áridos como de su porcentaje en volumen en la retracción por secado y la microfisuración.