Modelación numérica del concreto simple con elementos finitos usando un modelo constitutivo de plasticidad

Abstract

Los modelos de plasticidad tienen la capacidad de representar el comportamiento mecánico de materiales como el concreto, debido a que poseen una fundamentación matemática rigurosa, la cual es complementada con teorías provenientes de la experimentación, que en conjunto, le otorgan la posibilidad de predecir la respuesta mecánica de diversos materiales. Esta tesis consiste en la modificación, implementación y validación del modelo constitutivo de plasticidad de (Hu y Schnobrich 1989) para concreto simple. La modificación realizada en esta tesis al modelo constitutivo, consistió en convertir el comportamiento elástico no lineal inicial en un comportamiento elástico lineal. Adicionalmente la formulación se cambió de un formato explícito de cálculo a un formato implícito iterativo. Para lograr esto, se enmarcó el modelo constitutivo en el método de los elementos finitos, para garantizar el equilibrio durante los procesos de carga. La implementación se realizó en el programa HYPLAS de análisis no lineal con el método de los finitos. Este proceso se realizó incluyendo nuevas rutinas de cálculo para el modelo constitutivo. La validación se realizó comparando los resultados obtenidos numéricamente del modelo implementado, con resultados experimentales de (Kupfer, Hilsdorf y Rusch 1969) y con resultados de otros modelos constitutivos. / Abstract. Plasticity models have the ability to represent the mechanical behavior of materials like concrete because they have a rigorous mathematical foundation, which is complemented with theories from experimentation. This aspects together give the possibility to predict the mechanical response of different materials. This thesis is the modification, implementation and validation of the constitutive plasticity model (Hu y Schnobrich 1989) for plain concrete. The modification made in this thesis to the constitutive model was to make the initial nonlinear elastic behavior in a linear elastic behavior. Additionally, the formulation was changed from an explicit format to a implicit iterative format. To accomplish this, the constitutive model was framed in the finite element method, to ensure equilibrium during the loading processes. The implementation was done in the program HYPLAS with nonlinear analysis with the finite method. This process was carried out including new routines for calculating the constitutive model. The validation was performed by comparing the results obtained numerically with experimental results given by (Kupfer, Hilsdorf y Rusch 1969) and comparing with results from other constitutive models.