Calibración del modelo numérico de una viga de hormigón armado definida para falla por corte
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Fecha
2023
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Editor
Universidad Católica de Cuenca.
Resumen
Numerical modeling with finite elements has revolutionized civil engineering by permitting the assessment and design of complex structures in a virtual environment. It is essential to properly calibrate the parameters and boundary conditions to accomplish effective optimization. It includes the implementation and examination of concrete and reinforcing steel constitutive models.
The structural behavior of a reinforced concrete beam designed according to ACI 318-19 and tested for shear failure was studied employing analytical models and numerical analysis tools. The aim was to verify the performance of the numerical method, comparing the results obtained by finite element analysis with accurate data from experimental tests.
According to Fuller-Thompson, material tests and concrete design were performed, and the numerical model in Abaqus was calibrated to achieve this objective. This process also involved modeling the geometry, defining boundary conditions, and discretizing finite elements. This comparison revealed a 6.139% load variability and a 7% discrepancy in strain energy between approaches. These procedures enabled the determination of load capacity, stress and strain distribution, and the identification of characteristic crack patterns.
Furthermore, theoretical models proposed to establish the shear strength of concrete were assessed, classifying them as conservative, efficient, and non-conservative.
Finally, the cracking patterns of the experimental and numerical models were compared, highlighting the tensile stress cracks due to bending and shear.
Descripción
La modelación numérica con elementos finitos ha revolucionado la ingeniería civil al permitir la evaluación y diseño de estructuras complejas en un entorno virtual. Para lograr una optimización efectiva, es esencial calibrar adecuadamente los parámetros y condiciones de contorno. Esto incluye la implementación y evaluación de modelos constitutivos del hormigón y acero de refuerzo.
Se ha estudiado el comportamiento estructural de una viga de hormigón armado que fue diseñada según la ACI 318-19 y sometida a ensayos para fallar por cortante, utilizando tanto modelos analíticos como herramientas de análisis numérico. El objetivo principal fue verificar el comportamiento del método numérico, comparando los resultados obtenidos mediante análisis de elementos finitos con datos reales provenientes de ensayos experimentales.
Para el cumplimento del objetivo se ha elaborado ensayos de materiales, diseño de hormigón según Fuller-Thompson, calibración del modelo numérico en Abaqus, modelación de la geometría, condiciones de contorno y discretización de elementos finitos.
Esta comparación arrojó una variabilidad de carga del 6.139% y una discrepancia del 7% en la energía de deformación entre ambos enfoques. Estos procedimientos permitieron la determinación de la capacidad de carga, la distribución de esfuerzos y deformaciones, así como la identificación de los patrones de fisuración característicos
Además, se ha evaluados modelos teóricos propuesto para determinar la resistencia al corte del hormigón, clasificándolos como conservadores, eficientes y no conservadores.
Finalmente, se compara los patrones de fisuración del modelo experimental y numérico, destacando las fisuras por esfuerzos de tracción debido a la flexión y cortante.
Palabras clave
MODELO NUMÉRICO, MODELO TEÓRICO, MODELO EXPERIMENTAL, MODELOS CONSTITUTIVOS, RESISTENCIA A CORTE
Citación
APA
