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

Abstract

En este trabajo se implementa y valida una formulación bidimensional de un modelo constitutivo de daño isótropo con tracción y compresión diferenciada para el concreto simple. La respuesta no lineal de los sólidos es una manifestación física macroscópica de cambios irreversibles en la microestructura. La mecánica de daño continuo es una herramienta para analizar los efectos del deterioro del material sometido a acción mecánica o térmica. En el caso del concreto, donde el fisuramiento es un fenómeno dominante de su comportamiento, se puede representar mediante un modelo de daño de tracción y compresión diferenciado (Oliver, Cervera et al. 1990) capaz de constituir datos muy aproximados a la realidad. Dicho modelo ha sido implementado en esta investigación en un programa de elementos finitos con análisis bidimensional considerando la no linealidad del material. Este modelo puede representar diferentes estados de esfuerzos en el concreto simple como tensión-tensión, compresión-compresión y tensión-compresión. Los resultados de la simulación numérica se compararon con datos de ensayos experimentales documentados y con datos analíticos. La reciprocidad obtenida entre los resultados obtenidos con el modelo y los experimentales se considera satisfactoria. / Abstract. The aim of this work is implement and validate a bidimensional constitutive model for isotropic damage using a differential threshold in tension and compression for unreinforced concrete. The nonlinear response of solids is a macroscopic physical manifestation of microstructure irreversible changes. The continuum damage mechanics is a tool for analyzing the effects of deterioration of the material under mechanical or thermal action. In the case of concrete, where the cracking is a dominant behavior process, this can be represented by an isotropic damage model with different response in tension and in compression (Oliver, Cervera et al. 1990). This model represents, very accurately, the concrete actual behavior. This constitutive model has been implemented in a finite element routine using bidimensional analysis and considering the nonlinear response of the material. It is able of representing different states of stresses for unreinforced concrete such as tension-tension, compression-compression and tension-compression. The numerical simulation results were compared with documented experimental test data and analytical data. Reciprocity between the results obtained with the model and experimental test is satisfactory.