Simulación numérica del proceso de fractura de muros de concreto reforzado sometidos a carga lateral monotónica y cíclica

Abstract

En el presente Trabajo Final de Maestría se estudia el comportamiento mecánico de muros de concreto reforzado sometidos a carga lateral monotónica y cíclica, en su plano. Se realizaron simulaciones numéricas con el objeto de representar la respuesta de dos muros de concreto reforzado que fueron sometidos a una carga cíclica y una carga cíclica invertida durante la ejecución de los ensayos experimentales realizados por el Proyecto Comportamiento y Evaluación de Estructuras Especiales con respecto a fisuración y retracción (CEOS.fr). En primera medida se realiza una descripción teórica del comportamiento del concreto reforzado, a través de una descripción de los modelos constitutivos que gobiernan la respuesta del concreto y el acero ante distintos estados de esfuerzo y deformación. Posteriormente se presenta el planteamiento de las seis simulaciones que se llevaron a cabo. Las simulaciones fueron concebidas considerando dos aproximaciones distintas al comportamiento e interacción del concreto simple y el acero de refuerzo. La primera aproximación consistió en la representación del concreto reforzado como un material compuesto con refuerzo distribuido. La segunda estrategia consistió en la representación del concreto y el acero, haciendo uso de elementos finitos diferentes. Se realiza una comparación de la respuesta estructural obtenida en las simulaciones con la respuesta estructural de los ensayos correspondientes realizados por CEOS.fr. También Se presenta una comparación entre los patrones de fisuración reportados por las simulaciones y las trayectorias de fisuración registradas en los ensayos experimentales.

In the present Final Master's Project, the mechanical behavior of reinforced concrete walls subjected to monotonic and cyclic lateral load in its plane is studied. Numerical simulations were performed in order to represent the response of two reinforced concrete walls that were subjected to a cyclic load and a reversed cyclic load during the execution of the experimental tests carried out by the Behavior and Evaluation of Special Structures related to cracking and retraction Project (CEOS.fr). Firstly, a theoretical description of the behavior of reinforced concrete is made, through a description of the constitutive models that govern the response of concrete and steel to different stress and deformation states. Subsequently, the approach of the six simulations that were carried out is presented. The simulations were conceived considering two different approaches to the behavior and interaction of simple concrete and reinforcing steel. The first approach consisted of representing reinforced concrete as a composite material with distributed reinforcement. The second strategy consisted of representing concrete and steel, making use of different finite elements. Later on, a comparison is made of the structural response obtained in the simulations with the structural response of the corresponding tests carried out by CEOS.fr. Later on, another comparison is also presented between the cracking patterns reported by the simulations and the cracking paths recorded in the experimental tests.