Procesos de fractura dinámica en hormigón de alta resistencia
- Autores: Manuel Agustín Tarifa Crespo
- Directores de la Tesis: X.X. Zhang (dir. tes.), Gonzalo Francisco Ruiz López (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Andrés Porras Piedra (presid.), David Ángel Cendón Franco (secret.), Carlos Zanuy Sánchez (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: RUIdeRA
- Resumen
El objetivo de la presente tesis se centra en el estudio de los procesos de fractura en régimen dinámico, de un material tan importante en grandes obras de ingeniería civil como es el hormigón de alta resistencia. Muchas son las investigaciones realizadas hasta la fecha sobre el comportamiento dinámico en fractura del hormigón convencional, pero muy pocas las llevadas a cabo sobre el hormigón de alta resistencia. En esta tesis se desarrolla un programa experimental dirigido a estudiar la variación de parámetros mecánicos, como el pico máximo de carga y la energía de fractura, con incrementos de la velocidad de solicitación mediante ensayos de flexión entres puntos sobre probetas prismáticas entalladas, abarcando siete órdenes de magnitud. Se ha empleado una máquina servohidraúlica, para las velocidades de solicitación clasificadas como bajas y medias, y un dispositivo de impacto tipo torre de caída para las altas. Para el cálculo de la energía de fractura a altas velocidades de solicitación, se ha utilizado la hipótesis desarrollada por Banthia, Mindesss y Benthur en 1989, consistente en tomar la suma de reacciones en los apoyos como verdadera fuerza de flexión que genera la superficie de fractura, y con ella calcular la energía de fractura en régimen dinámico. En ambos casos, la sensibilidad de los parámetros mecánicos resulta ser leve para velocidades de solicitación bajas y medias, y mucho mayor para velocidades altas, especialmente para el caso de la energía de fractura. Además, se ha calculado la velocidad de propagación de la fisura y el tamaño de la zona de proceso de fractura (FPZ), estudiando su variación con incrementos de la velocidad de solicitación, gracias a las deformaciones obtenidas por bandas extensométricas pegadas a los largo del ligamento de las probetas prismáticas. La propagación de fisura resulta ser estable antes de alcanzar el pico de carga del ensayo, para velocidades de solicitación bajas y medias, mientras que es inestable después de éste; por el contrario, se propaga de forma inestable durante todo el ensayo para velocidades de solicitación altas. Para el caso de la FPZ, se observa que apenas varía cuando la velocidad de solicitación se ve incrementada hasta en siete órdenes de magnitud. En esta tesis doctoral se ha desarrollado un modelo numérico en el programa ANSYS, gobernado por dos leyes cohesivas, con objeto de capturar los efectos producidos en el material, simulando correctamente los ensayos experimentales. Con este modelo hemos obtenido valores muy similares a los experimentales, calculando los balances de energía para todas las velocidades de solicitación, y comprobado con ellos la hipótesis desarrollada por Banthia, Mindess y Benthur para el cálculo de la energía de fractura en régimen dinámico.
