Modelado de Fallo de Vigas de Hormigón Reforzado con Fibras mediante Elementos Finitos y Métodos de Control de Desplazamientos

Abstract

A partir del aumento a nivel global de la preocupación por el fenómeno del cambio climático, la industria de la construcción se encuentra ante desafíos que no había tenido en toda su historia. Esta industria es responsable por el 39 % de las emisiones de gases de efecto invernadero, donde solo la manufactura, transporte y uso de acero, cemento y vidrio representan el 11 % de las emisiones a nivel global. A raiz de esto, el desarrollo de nuevos materiales o procedimientos que reduzcan el impacto ambiental ha recibido un gran interés. El Hormigón Reforzado con Fibras (HRF), en el cual se sustituyen las barras de refuerzo de acero por fibras (de diversos materiales), puede contribuir en la búsqueda de soluciones a este problema. Para el uso seguro de este nuevo material, es necesario desarrollar tanto herramientas de modelado computacional en la caracterización, como también técnicas prácticas para el diseño estructural de vigas y/o losas. En este trabajo se aplican estrategias numéricas para la simulación del comportamiento de vigas considerando leyes no lineales tensión-deformación basadas en HRF. Se realizó una implementación de código abierto, en el lenguaje Julia, utilizando elementos finitos de viga, integración numérica por puntos de Gauss y los métodos de Newton-Raphson y Longitud de Arco para las iteraciones con carga y desplazamientos controlados. Se resuelven ejemplos de verificación y se confirma la correcta implementación y la capacidad de la metodología para resolver casos post-colapso de forma eficiente. Se logra reproducir resultados experimentales de la literatura y se identifican y presentan líneas de trabajo a continuar.