Modelación de la interacción entre acero y hormigón usando el método de los elementos finitos extendidos

Autores/as

  • Rodrigo Gutiérrez Institute of Reinforced Concrete Structures and Building Materials, Karlsruhe Institute of Technology, Germany
  • Lothar Stempniewsk Institute of Reinforced Concrete Structures and Building Materials, Karlsruhe Institute of Technology, Germany https://orcid.org/0000-0002-7789-0027
  • Wagner Fleming Departamento de Ingeniería Civil, Universidad Católica del Norte, Chile https://orcid.org/0000-0002-6772-7971

DOI:

https://doi.org/10.4067/s0718-28132018000200006

Palabras clave:

refuerzo, método de los elementos finitos, leyes de unión, elementos de unión, X-FEM, ensayo de arranque

Resumen

El método de los elementos finitos extendidos (X-FEM) se emplea como alternativa para la modelación de la unión entre el refuerzo y el hormigón circundante en estructuras de hormigón reforzado, ya sea a través de barras de refuerzo, fibras u otros. La interfaz de los materiales compuestos introduce una discontinuidad, y por lo tanto puede ser modelada numéricamente a través de X-FEM. Este método es capaz de modelar discontinuidades sin modificar la discretización mediante la adición de nuevos grados de libertad a la aproximación estándar de elementos finitos. Se presentan los elementos de unión (o cohesivos) para ser comparados con la alternativa propuesta. Los resultados se comparan también con soluciones de referencia, mostrando una buena correspondencia.

Biografía del autor/a

  • Rodrigo Gutiérrez, Institute of Reinforced Concrete Structures and Building Materials, Karlsruhe Institute of Technology, Germany

    Institute of Reinforced Concrete Structures and Building Materials, Karlsruhe Institute of Technology, Kaiserstrasse 12, 76128 Karlsruhe, Germany, rodrigo.gutierrez@partner.kit.edu.

  • Lothar Stempniewsk, Institute of Reinforced Concrete Structures and Building Materials, Karlsruhe Institute of Technology, Germany

    Institute of Reinforced Concrete Structures and Building Materials, Karlsruhe Institute of Technology, Kaiserstrasse 12, 76128 Karlsruhe, Germany, lothar.stempniewski@kit.edu.

  • Wagner Fleming, Departamento de Ingeniería Civil, Universidad Católica del Norte, Chile

    Departamento de Ingeniería Civil, Universidad Católica del Norte, Av. Angamos 0610, Antofagasta, Chile, wfleming@ucn.cl.

Referencias

Barenblatt, G.I. (1962). The mathematical theory of equilibrium cracks in brittle fracture. Advances in Applied Mechanics 7, 55-129. https://doi.org/10.1016/S0065-2156(08)70121-2

Belytschko, T. and Black, T. (1999). Elastic crack growth in finite elements with minimal remeshing. International Journal for Numerical Methods in Engineering 45(5), 601-620. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0207(19990620)45:5%3C601::AID-NME598%3E3.0.CO;2-S

Dolbow, J. (1999). An extended finite element method with discontinuous enrichment for applied mechanics. PhD thesis, Northwestern University, USA

Dugdale, D.S. (1960). Yielding of steel sheets containing slits. Journal of the Mechanics and Physics of Solids 8(2), 100-104. https://doi.org/10.1016/0022-5096(60)90013-2

Fédération Internationale du Béton (2012). Model Code 2010: Final draft. Switzerland: International Federation for Structural Concrete (fib): Lausanne.

Fleming, W. (2011). Quasi static and dynamic crack propagation in brittle materials with XFEM. PhD thesis, Universität Kassel, Germany

Lettow, S. (2011). Ein Verbundelement für nichtlineare Finite Elemente Analysen - Anwendung auf Übergreifungsstöβe. PhD thesis, Universitat Stuttgart, Germany

Möes, N. and Belytschko, T. (2002). Extended finite element method for cohesive crack growth. Engineering Fracture Mechanics 69(7), 813-833. https://doi.org/10.1016/S0013-7944(01)00128-X

Möes, N., Dolbow, J. and Belytschko, T. (1999). A finite element method for crack growth without remeshing. International Journal for Numerical Methods in Engineering 46(1), 131-150. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0207(19990910)46:1%3C131::AID-NME726%3E3.0.CO;2-J

Radtke, F.K.F., Simone, A. and Sluys, L.J. (2010). A partition of unity finite element method for obtaining elastic properties of continua with embedded thin fibres. International Journal for Numerical Methods in Engineering 84(6), 708-732. https://doi.org/10.1002/nme.2916

van den Bosch, M., Schreurs, P. and Geers, M. (2006). An improved description of the exponential Xu and Needleman cohesive zone law for mixed-mode decohesion. Engineering Fracture Mechanics 73(9), 1220-1234. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2005.12.006

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Publicado

2018-12-01 — Actualizado el 2018-12-01

Número

Sección

Artículos

Cómo citar

Modelación de la interacción entre acero y hormigón usando el método de los elementos finitos extendidos. (2018). Obras Y Proyectos, 24, 6-12. https://doi.org/10.4067/s0718-28132018000200006